[发明专利]包含嵌段共聚物的自组装结构和膜以及通过旋涂法(IIIa)制备它们的方法

说明书

公开了由式(I)的自组装性嵌段共聚物形成的自组装结构：其中，R1‑R4、n和m如本发明所述，其用于制备纳米多孔膜。在自组装结构的实施方式中，嵌段共聚物自组装成圆柱形形态。还公开了制备这类自组装结构的方法，涉及旋涂含有二嵌段共聚物的聚合物溶液，获得薄膜，随后通过溶剂使薄膜退火。进一步公开了由自组装结构制备多孔膜的方法。

发明背景

膜，尤其是纳米多孔膜，已知应用于多个领域，包括生物流体过滤、除去微量污染物、水软化、废水处理、染料截留、电子工业中的超纯水制备，以及食品、果汁或牛奶浓缩。人们已经提出用于制备纳米多孔膜的方法，涉及自组装成纳米结构的嵌段共聚物。尽管自组装结构的优势在于它们产生具有均匀的孔径和孔径分布的膜，但是所提出的嵌段共聚物和方法仍存在挑战或困难。例如，在某些这类方法中，首先由嵌段共聚物生产出薄膜，随后使用苛性化学品例如强酸或强碱移除嵌段共聚物的嵌段之一。

前述表明，对于由能够自组装成纳米结构的嵌段共聚物制成的膜以及对于由这些嵌段共聚物生产纳米膜的方法，仍然存在未满足的需求，其在形成纳米结构之后不需要移除嵌段之一。

发明简介

本发明提供了一种包含式(I)的二嵌段共聚物的自组装结构和多孔膜：

其中：

R1是式-(CHR-CH2-O)p-R’的聚(氧化亚烷基)基团，其中p＝2-6，R是H或甲基，以及R’是氢、C1-C6烷基或者C3-C11环烷基；

R2是C6-C20芳基或杂芳基，可选地被选自羟基、氨基、卤素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基、酰氨基以及硝基的取代基所取代；

R3和R4之一是C6-C14芳基，可选地被选自羟基、卤素、氨基以及硝基的取代基所取代，以及R3和R4的另一个是C1-C22烷氧基，可选地被选自羧基、氨基、巯基、炔基、烯基、卤素、叠氮基以及杂环基的取代基所取代；

n和m独立地是约10至约2000。

本发明还提供了一种制备上述自组装结构的方法，包含：

(i)将二嵌段共聚物溶解于溶剂体系中，获得聚合物溶液；

(ii)将聚合物溶液旋涂到基材上；

(iii)将(ii)中所得涂层退火，获得自组装结构；以及，可选地，

(iv)洗涤(iii)中所得自组装结构。