0范圍內,優選在約19 :約81至約25 :約75范圍內,以及更 優選為約20 :約80。在一個實施方式中,第二單體的體積分數為總聚合物的約78%,以及 質量分數為約74%。
[0080] 在一個實施方式中,第二單體的體積分數與第一單體的體積分數之比是約 3.5 : 1,這有利于形成圓柱體形態。第二單體的質量與第一單體的質量分數之比為約 3.4 : 1〇
[0081] 在一個【具體實施方式】中,自組裝結構和膜包含具有下列結構的式(I)的二嵌段共 聚物,尤其是,其中η是150且m是675:
[0082]
[0083] 在一個實施方式中,自組裝結構和膜包含具有下列結構的式(I)的二嵌段共聚 物,其中單體具有外型構型,尤其是,其中η是150且m是675 :
[0084]
[0085] 上述二嵌段共聚物可以通過如下方法制備,包括:
[0086] (i)使用開環易位聚合(ROMP)催化劑聚合下式兩個單體之一:
[0087]
[0088] 獲得具有活性鏈端的開環聚合物;
[0089] (ii)在(i)中獲得的開環聚合物的活性端上聚合兩個單體中的另一個,獲得具有 活性端的二嵌段共聚物;以及
[0090] (iii)使用可選取代的烷基乙烯基醚封端(ii)中獲得的二嵌段共聚物的活性端。
[0091] 在上述方法中,首先聚合的單體具有下式:
[0092]
[0093] 在上述單體聚合后,在其上聚合的第二單體是下式的單體:
[0094]
[0095] 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,第一 和第二單體具有外形構象,例如具有98%或更高的外型異構體的單體。
[0096] 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)羧酸酰亞胺衍生的單體。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:
[0097]
[0098] 第一單體可以經由Mitsunobu偶合反應合成,如下所示:
[0099]
[0100] 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 反應而合成。
[0101] 第二單體可以經由在乙腈中N-苯基馬來酰亞胺和呋喃之間的Diels-Alder反應 而合成,如下所示:
[0102]
[0103] 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。
[0104] 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、Schroch以及Schrock-Hoveyda催化劑。這類催化劑的實例 包括下列:
[0105]
[0108] 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, 例如在空氣中穩定,耐受多官能團,和/或快速聚合引發和增長速率。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。這樣的催 化劑的優選實例是:
[0109]
[0110] 上述第三代Crubbs催化劑(G2)可以商購得到或者從Grubbs二代催化劑制備,如 下所示:
[0112] 第一單體和第二單體依次聚合,以獲得二嵌段共聚物。兩個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。
[0113] 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。
[0114] 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 的實例包括芳香烴,例如苯、甲苯以及二甲苯,脂肪烴,例如正戊烷、己烷以及庚烷,脂環烴 例如環己燒,以及鹵代經,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。
[0115] 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。
[0116] 可以在任意合適的溫度下進行聚合,例如,-20至+100°C,優選10至80°C。
[0117] 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。
[0118] 可以以任意合適的量選擇催化劑的量。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 :η和1 :m,其中η和m是平均聚合度。
[0119] 在兩個單體聚合之后,通過向聚合混合物中加入可選取代的烷基乙烯基醚對二嵌 段共聚物的鏈端進行封端。
[0120] 可以通過任何合適的技術例如用非溶劑沉淀分離出二嵌段共聚物。
[0121] 在二嵌段共聚物的制備期間形成的均聚物,以及本發明的二嵌段共聚物可以通過 任意已知技術表征它們的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,使用流動相穿過一排填充有固定相的柱子洗脫聚合物溶液。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(MALS-檢測器),接著是一列折光 系數檢測器(RI-檢測器)。UV-檢測器測量聚合物在254nm波長處的光吸收;MALS-檢測 器測量聚合物鏈相對于流動相的散射光。
[0122] 本發明的二嵌段共聚物優選是高度單分散的。例如,共聚物的Mw/Mn為1. 01至 1. 2,優選為 1. 05 至 1. 10。
[0123] 本發明提供了包含含有上述二嵌段共聚物的多孔膜的自組裝結構和膜。
[0124] 在一個實施方式中,通過旋涂二嵌段共聚物的溶液而制備得到自組裝結構。為制 備自組裝結構,將二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。
[0125] 聚合物溶液可以通過本領域技術人員已知的任意合適方法制備。將二嵌段共聚物 加入到溶劑體系中并攪拌,直到獲得均勻溶液。如果需要,溶液可以攪拌延長的時間,使得 二嵌段共聚物在溶液中呈現為其熱動力學有利的結構。將二嵌段共聚物溶于良溶劑或含有 良溶劑的混合物中。
[0126] 合適的溶劑體系的實施方式包括選自鹵代烴類、醚類、酰氨類和亞砜類的溶劑或 溶劑混合物。在一個實施方式中,溶劑體系包括易揮發溶劑,例如,沸點低于100 °c的溶劑。
[0127] 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。
[0128] 因此,例如,可以使用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的混合物作為溶劑體系。
[0129] 在一個優選的實施方式中,可以使用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的混合物作為溶劑體系。
[0130] 在一個更優選的實施方式中,可以使用二氯甲烷或DMF和THF的混合物作為溶劑 體系。
[0131] 在上述實施方式中,當溶劑混合物用作溶劑體系時,混合物可以包含任意合適比 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 任一種可以以任何合適的比例,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。
[0132] 聚合物溶液可以含有任意合適量的二嵌段共聚物。根據一個實施方式,聚合物溶 液含有約0. 1至約2%,優選約0. 5至約1. 5%,以及更優選約0. 8至約1. 2%重量的二嵌段 共聚物。在一個實例中,聚合物溶液含有約1%重量的二嵌段共聚物。聚合物濃度可以控制 由旋涂法獲得的薄膜厚度,以及因此獲得的膜的厚度。
[0133] 旋涂典型地涉及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。可以使用注射器或點滴器沉積聚合物溶液,或從罐連續沉積。
[0134] 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。在聚 合物溶液沉積之后,將基材加速到高速度,例如約3000rpm或更高。
[0135] 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,聚合物溶液沿徑向流到基材上,并且多余的聚合物溶液從基材邊 緣濺出。一旦達到期望的旋轉速度,將旋轉速度保持合適的時間段,例如約1分鐘至lh,優 選1. 5分鐘的時間段。在基材上形成的薄膜持續緩慢變薄,直到它達到平衡厚度,或者它變 成固體狀,因為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,通過變換旋 轉速度,可以控制薄膜厚度。
[0136] 薄膜可以流延成任意合適的厚度,典型地厚度為約50nm至約500nm,,優選約100 至約300nm,以及更優選約100nm。
[0137] 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、控制濕度和/或 溫度的氣氛、惰性氣體氣氛,或者涂覆在真空下進行。在一個實施方式中,可以保持溶劑蒸 氣氣氛退火,并且誘導嵌段聚合物自組裝。
[0138] 任意合適的基材可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