梯度共聚物胶束中的结构演变

梯度共聚物胶束在丙酮和水共混溶剂中结构形成和演变的相图

梯度共聚物是一类结构相对新颖独特的线形聚合物,虽然和无规共聚物以及嵌段共聚物相比具有相同的拓扑结构,但是却呈现出截然不同的组成分布。在梯度共聚物中,单体单元组成从主链的一端向另一端逐渐从A单体单元占主导转变为B单体单元占主导。研究表明无论是本体、薄膜还是溶液中,梯度共聚物都和嵌段共聚物相似呈现出丰富的自组装行为,梯度结构的存在甚至可能赋予赋予体系新的性质。值得指出的是,结构上的复杂性并没有增加合成过程的繁琐程度。相反,梯度共聚物是通过“一锅法”制备,其合成过程较嵌段共聚物的合成更加简便,有望在今后工业应用中作为嵌段共聚物的替代物。

结构形成与演变是凝聚态物理的基本课题,同时也是材料研发的基础。然而目前大家对梯度共聚物溶液自组装了解相对较少,尤其对梯度共聚物胶束体系中的结构演变还缺乏统一认识。中国科学院长春应化所何天白研究员课题组及其研究团队以苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯梯度共聚物为模型揭示了梯度共聚物胶束体系中会存在以下三类结构演变机理:(1)单聚体与胶束之间的转变;(2)胶束的伸展与收缩;(3)胶束的融合与分裂。在不同演变机理下,梯度共聚物胶束会相应地在相态、尺寸和形貌上呈现出变化。该研究工作定性地描绘了梯度共聚物胶束的结构形成与演变“相图”,将为梯度共聚物在胶体界面相关材料探索方面具有指导意义。

上述研究工作得到了国家自然科学基金项目(21074135, 21274148, 21104079)的支持。