090] (ii)在⑴中獲得的開環聚合物的活性鏈端上聚合所述兩種單體中的另一個,以 獲得具有活性鏈端的二嵌段共聚物;
[0091] (iii)使用任選取代的烷基乙烯基醚封端在(ii)中獲得的二嵌段共聚物的活性 鏈端;以及
[0092] (iv)氫化在(iii)中獲得的二嵌段共聚物,以獲得式(I)或(II)的嵌段共聚物。
[0093] 在上述方法中,首先聚合的單體具有下式:
[0094]
[0095] 在上述單體聚合之后,在其上聚合的第二單體是下式的單體:
[0096]
[0097] 第一單體和第二單體可以是外型或內型立體化學構象。在一個實施方式中,所述 第一和第二單體具有外型構象,例如單體具有98%或更高的外型異構體。
[0098] 在第一和第二單體中,R1和R2與對于上述式(I)的二嵌段共聚物所述相同。第一 和第二單體是(氧雜)降冰片烯(二)甲酰亞胺衍生的單體。單體可以通過任意合適的方 法制備,例如,自馬來酰亞胺和咲喃開始,經由Diels-Alder反應制備,如下所示:
[0099]
[0100] 第一單體可以經由Mitsunobu偶聯反應合成,如下所示:
[0101]
[0102] 或者,第一單體可以通過N-三乙二醇單甲醚馬來酰亞胺與咲喃經由Diels-Alder 反應合成。
[0103] 第二單體可以經由Diels-Alder反應合成,如下所示:
[0104]
[0105] 或者,第二單體可以通過外型-7-氧雜降冰片烯-5,6-二甲酸酐與十六胺反應或 N-十六烷基-馬來酰亞胺與咲喃經由Diels-Alder反應而合成。
[0106] 通過開環烯烴易位聚合(ROMP)進行單體的聚合,其中環狀烯烴單體通過環狀烯 烴單體的開環進行聚合或共聚。典型地,含有卡賓配體的過渡金屬催化劑作為易位反應的 媒介。
[0107] 可以使用任意合適的ROMP催化劑,例如,Grubbs-代、二代和三代催化劑,可以使 用Umicore、Hoveyda-Grubbs、Schrock以及Schrock-Hoveyda催化劑。這類催化劑的實例 包括以下:
[0108]
[0109]
[0110]
[0111] 在一個實施方式中,尤其合適的是Grubbs三代催化劑,因為它們具有多種優勢, 例如在空氣中的穩定性,耐受多官能團,和/或聚合引發和增長速率快。此外,使用Grubbs 三代催化劑,端基可以設計為與任意相容基團相適應,并且催化劑可以容易地回收。這類催 化劑的優選實例是:
[0112]
[0113] 上述第三代Grubbs催化劑(G2)可以商購獲得或者從Grubbs二代催化劑制備,如 下所示:
[0114]
[0115] 第一單體和第二單體依次聚合,以獲得二嵌段共聚物。兩種單體的任意一個可以 首先聚合。例如,第一單體可以首先聚合,隨后是第二單體。或者,第二單體可以首先聚合, 隨后是第一單體。
[0116] 典型地,單體的化學純度是至少95%,優選99 %或更高,以及更優選99. 9 %或更 高。優選的是,單體不含將會干擾聚合的雜質,例如會影響ROMP催化劑的雜質。這類雜質 的實例包括胺類、硫醇類、酸類、膦類以及N-取代馬來酰亞胺。
[0117] 在合適的溶劑例如通常用于進行ROMP聚合的溶劑中進行單體聚合。合適的溶劑 的實例包括芳族烴類,例如苯、甲苯以及二甲苯,脂肪烴類,例如正戊燒、己烷以及庚燒,脂 環烴類,例如環己燒,以及鹵代烴類,例如二氯甲烷、二氯乙烷、二氯乙烯、四氯乙烷、氯苯、 二氯苯和三氯苯,以及其混合物。
[0118] 當在有機溶劑中進行聚合時,單體濃度可以在1至50wt%,優選2至45wt%,以及 更優選3至40wt%范圍內。
[0119]可以在任意合適的溫度,例如,-20至+100°C,優選10至80°C進行聚合。
[0120] 聚合可以進行任意合適的時間,以獲得各嵌段的適當鏈長度,這可以是約1分鐘 至100小時。
[0121] 可以將ROMP催化劑的量選擇為任意合適的量。例如,催化劑與單體的摩爾比可以 是約1 : 10至約1 : 1000,優選約1 : 50至1 : 500,以及更優選約1 : 100至約1 : 200。 例如,催化劑與單體的摩爾比可以是1 :n和1 :m,其中n和m是平均聚合度。
[0122] 在兩種單體聚合之后,通過向聚合混合物中添加任選取代的烷基乙烯基醚對二嵌 段共聚物的鏈端進行封端。
[0123] 可以將產生的二嵌段共聚物前體氫化,以獲得式(I)或(II)的嵌段共聚物。氫化 可以通過任意合適的技術進行,例如,通過使用氫氣和催化劑。可以使用任意合適的催化 劑,非均相的或均相的。非均相催化劑的實例包括Raney鎳、鈀碳、NaBH4還原鎳、鉬金屬或 其氧化物、銠、釕、NaH-RONa-Ni(0Ac)2以及氧化鋅。均相催化劑的實例包括氯化三(三苯基 膦)合銘或Wilkinson's催化劑,以及氯化三(三苯基膦)合氫化舒(II)。
[0124] 優選地,通過使用氫氣和氫化催化劑,例如G2催化劑氫化二嵌段共聚物。完全氫 化將會產生氫化的二嵌段共聚物。可以控制氫化度,以獲得部分氫化的嵌段共聚物,例如, 式聚(MlxHMlnyiGmGmy)的嵌段共聚物,其中Ml是第一單體以及HM1是氫化的第一單體, 以及M2是第二單體以及HM2是氫化的第二單體。x和y表示未氫化單體的數目。n-x和 m-y表示氫化單體的數目。當進行部分氫化時,所產生的嵌段共聚物是多嵌段共聚物,例如 三嵌段或四嵌段共聚物。當進行部分氫化時,所產生的嵌段共聚物是多嵌段共聚物,例如三 嵌段或四嵌段共聚物。在一個實施方式中,部分氫化材料將會是無規的,由順序排列的氫化 的和非氫化的單體片段構成。
[0125] 在一個實施方式中,催化劑負載約1 : 100摩爾當量的雙鍵([G2]摩爾:[雙鍵]摩爾 =約1 : 100),以完全氫化前體共聚物。比例可以從約1 : 100至約1 : 500或約1 : 600 變化,可以獲得部分氫化的嵌段共聚物。
[0126] 可以通過合適的技術例如用非溶劑沉淀分離式(I)或(II)的嵌段共聚物。
[0127] 在二嵌段共聚物制備過程中形成的均聚物、二嵌段共聚物前體以及本發明的氫 化的嵌段共聚物可以通過任意已知技術表征其分子量和分子量分布。例如,可以使用 MALS-GPC技術。該技術經由高壓栗,使用流動相穿過一堆填充有固定相的柱洗脫聚合物 溶液。固定相根據鏈尺寸分離聚合物樣品,隨后通過三種不同的檢測器檢測聚合物。可 以連續使用一系列檢測器,例如紫外檢測器(UV-檢測器),隨后是多角度激光散射檢測器 (MLS-檢測器),接著是折射率檢測器(RI-檢測器)。UV-檢測器測量在254nm波長處的 聚合物光吸收;MALS-檢測器測量聚合物鏈相對于移動相的散射光。
[0128] 本發明的嵌段共聚物是高度單分散的。例如,所述共聚物具有1.01至1.2,優選 1. 05 至 1. 10 的Mw/Mn。
[0129] 本發明提供了一種包含如上文所述的氫化的嵌段共聚物,尤其是氫化的二嵌段共 聚物的多孔膜。
[0130] 在一個實施方式中,所述多孔膜通過旋涂嵌段共聚物的溶液制備。為了制備所述 膜,將嵌段共聚物首先溶于合適的溶劑或溶劑體系中,并且通過旋涂流延為薄膜。
[0131] 可以通過本領域技術人員已知的任意合適方法制備聚合物溶液。將嵌段共聚物添 加至溶劑體系中并攪拌,直到獲得均勻溶液。如果需要,可以將溶液攪拌延長的時間,使得 嵌段共聚物在溶液中呈現為其熱力學有利的結構。
[0132] 合適的溶劑體系的實施方式包括選自鹵代烴類、醚類、酰胺類和亞砜類的溶劑或 溶劑混合物。在一個實施方式中,溶劑體系包括揮發性溶劑,例如,沸點低于100°c的溶劑。
[0133] 例如,溶劑體系包括選自二氯甲烷、1-氯戊烷、1,1_二氯乙烷、N,N-二甲基甲酰 胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲亞砜(DMS0)、四氫呋喃 (THF)、1,3-二氧六環和1,4-二氧六環的溶劑或溶劑混合物。
[0134] 因此,例如,DMF和THF的混合物、DMA和THF的混合物、DMS0和THF的混合物、DMS0 和1-氯戊烷的混合物、NMP和1-氯戊烷的混合物、DMF和1-氯戊烷的混合物、1,3-二氧六 環和THF的混合物、1,4-二氧六環和THF的混合物,或者1,3-或1,4二氧六環、DMF和THF 的混合物可以被用作溶劑體系。
[0135] 在一個優選的實施方式中,可以將DMF和THF的混合物、DMA和THF的混合物、DMA 和1-氯戊烷的混合物、DMS0和THF的混合物,1,3-二氧六環和THF的混合物、1,4-二氧六 環和THF的混合物用作溶劑體系。
[0136] 在一個更優選的實施方式中,可以將二氯甲烷或DMF和THF的混合物用作溶劑體 系。
[0137] 在上述實施方式中,當將溶劑混合物用作溶劑體系時,所述混合物可以包括任意 合適比例的溶劑,例如,在二元溶劑混合物中,各種溶劑可以以80/20、75/25、70/30、65/35、 60/40、55/45或50/50的體積比,或者介于其間的任意比例存在。在三元溶劑體系中,三 種溶劑的每一種可以以任意合適的比例,例如80/10/10、75/15/10、70/20/10、65/25/10、 60/30/10、55/25/30、40/40/20或30/30/40的體積比,或者介于其間的任意比例存在。
[0138] 聚合物溶液可以含有任意合適量的嵌段共聚物。根據一個實施方式,聚合物溶液 含有約0. 1重量%至約2重量%,優選約0. 5重量%至約1. 5重量%,以及更優選約0. 8重 量%至約1. 2重量%的嵌段共聚物。在一個實例中,聚合物溶液含有約1重量%的嵌段共 聚物。聚合物濃度可以控制薄膜厚度,和因此由旋涂法獲得的膜的厚度。
[0139] 旋涂典型地包括將小體積的聚合物溶液沉積到大致平坦的基材上,優選沉積到基 材中央。可以通過使用注射器或滴管沉積聚合物溶液,或從罐連續沉積。
[0140] 當沉積聚合物溶液時,基材可以是固定的或低速旋轉的,例如至多約500rpm。在 沉積聚合物溶液之后,將基材加速到高速度,例如約3000rpm或更高。在一個實施方式中, 將基材加速到約1500rpm至約6000rpm的旋轉速度。由于旋轉所施加的離心力作用,聚合 物溶液在基材上徑向流動,并且過量的聚合物溶液從基材邊緣派出。一旦達到期望的旋轉 速度,就將旋轉速度保持合適的時間段,例如lmin至lh,優選1. 5min。在基材上形成的薄 膜持續緩慢變薄,直到它達到平衡厚度,或直到它變成固體狀,這是由于隨著溶劑從其中蒸 發,溶液粘度增加。對于給定的聚合物濃度,通過變化旋轉速度,可以控制薄膜厚度。
[0141] 薄膜可以流延至任意合適的厚度,典型地為約50nm至約500nm,厚,優選約100至 約300nm,以及更優選約100nm。
[0142] 維持在旋轉基材上的氣氛可以是任意合適氣氛,例如環境氣氛、受控濕度和/或 溫度氣氛、惰性氣體氣氛,或者在真空下進行涂覆。在一個實施方式中,可以保持溶劑蒸氣 氣氛以退火,和誘導嵌段共聚物自組裝。
[0143] 可以將任意合適的基材用于旋涂聚合物溶液。基材可以是多孔或無孔的。合適基 材的實例包括玻璃、硅晶片、金屬板、聚合物或塑料薄膜,以及涂覆在玻璃或硅晶片上的