4成分5元ブロック共重合体による新規タイリング構造の構築

使用 4 组分 5 嵌段共聚物构建新型瓷砖结构

基本信息

批准号：
21K05176
负责人：
松下裕秀
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyota Physical and Chemical Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ブロック・グラフト共重合体が凝集系で示す多彩なモルフォロジーのうち、メジャー成分が占めるマトリックス中でマイナー成分が作る二次元・三次元周期構造を研究対象としている。特に本研究では、マトリックス中に3種の異なるドメインを配置させる構造を実現するため、4成分5元共重合体を設計・調製して新規タイリング構造の構築を目指した。具体的にはAS1IS2P(A:poly4-vinylbenzyldimethylamine), S1, S2:polystyrene, I:polyisoprene, P:poly(2-vinylpyridine)型の5元共重合体を試料とし、S マトリックス中のA, I, P ドメインの配置状態を各成分の組成比を変える手法で制御した。試料の溶媒キャストフィルムの構造を透過型電子顕微鏡とX線小角散乱法を併用して観察した。両端鎖A, P 成分の長さが等しい場合、S1/S2 比が0.56,0.93, 1.94　の3種を親ポリマーとした。各々単体の時には、概ね周期タイリング構造が得られたが、2種のブレンドを作ると4配位、6配位の周期構造よりも5配位と6配位が混在した12回回転対称準結晶構造が出易くなることが判明した。これらの構造は△と□が混在するタイリングであり、その比はいずれも約2.3である。詳細な解析の結果、同じ比でも基底ベクトルの角度分布を見ると、4回対称、6回対称、12回対称の対称性が存在することが明らかになった。試料の分子量が約15万と大きいため、ここで得られた準周期構造のタイル辺の長さは約60nmであり、他の物質系と比べて格段に大きい。

在嵌段接枝共聚物在聚集系统中表现出的各种形貌中，我们的研究目标是由主要成分占据的基体中的次要成分形成的二维和三维周期结构。特别是，在这项研究中，我们的目的是通过设计和制备四组分五元共聚物来构建一种新的平铺结构，以实现三种不同类型的域排列在矩阵中的结构。具体而言，以AS1IS2P(A：聚4-乙烯基苄基二甲胺)、S1、S2：聚苯乙烯、I：聚异戊二烯、P：聚(2-乙烯基吡啶)型五成分共聚物为样品，A、I、A的构型为P域是通过改变各成分的组成比来控制的。使用透射电子显微镜和小角 X 射线散射相结合的方式观察溶剂流延薄膜样品的结构。当两端链A和P组分的长度相等时，使用S1/S2比为0.56、0.93和1.94的三种类型作为母体聚合物。当每种元素单独使用时，获得了大致周期性的平铺结构，但是当两种类型混合时，获得了混合有5和6配位的12重旋转对称结构，而不是4和6配位发现晶体结构变得更容易形成。这些结构是△和□混合的平铺，它们的比例约为2.3。详细分析的结果表明，即使在相同的比率下，当观察基向量的角度分布时，也存在4倍、6倍和12倍对称性。由于样品的分子量较大，约为150,000，因此这里获得的准周期结构的瓦边长度约为60 nm，明显大于其他材料体系。