[发明专利]一种磁铁定向控制嵌段共聚物自组装的方法

权利要求书

1.一种磁铁定向控制嵌段共聚物自组装的方法，所述嵌段共聚物的分子结构式通式如（Ⅰ）所示：

（Ⅰ）

通式（Ⅰ）中，重复单元数目a、b范围为50~200；其特征在于，具体步骤如下

（一）具有高灵敏磁响应性顺磁性两嵌段共聚物材料的合成，其流程为：

（1）采用可逆加成-断裂链转移聚合方法，制备聚苯乙烯RAFT链段，和聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸氨基酯两嵌段共聚物，记为共聚物A；共聚物A制备的具体流程为：

首先，将三硫代碳酸酯、苯乙烯、AIBN加入到反应瓶中，在氮气氛围下于100~120℃反应12~36小时，液氮终止反应；在正己烷中多次沉淀，过滤取沉淀物在真空烘箱中干燥，得到聚苯乙烯RAFT链段；

然后，将聚苯乙烯RAFT段、甲基丙烯酸氨基酯、AIBN加入1，4-二氧六环，在氮气氛围下于65~75℃反应12~36小时，液氮终止反应；在正己烷中多次沉淀，经过滤后取沉淀物在真空烘箱中干燥，得到两嵌段共聚物A；

（2）再将共聚物A通过季胺化，三价铁离子静电络合的方式，制备得顺磁性两嵌段共聚物，记为共聚物B；共聚物B制备的具体流程为：

首先，对上述所制备的两嵌段共聚物A进行季胺化，使其与正溴丁烷在氮气氛围下于75~85℃反应70~75小时，在正己烷中多次沉淀，过滤，取沉淀物在真空烘箱中干燥；

然后，将得到的沉淀物加入当量的三溴化铁溶液，在室温下搅拌1.5~2.5 小时；经透析、沉淀，即得到顺磁性嵌段共聚物B；

（二）顺磁性两嵌段共聚物的定向自组装排列，其流程为：

（1）将共聚物B均匀溶解于有机溶液中，配置成组装液；

（2）将组装液在薄片基底进行涂膜，形成薄膜材料；

（3）将涂覆组装液的薄片基底置于封闭腔中的磁铁上，封闭腔内充满有机溶剂蒸汽，常温静置，取出置于干燥器中，即得沿磁力方向排列的高度有序纳米阵列薄膜；

其中，所述顺磁性两嵌段共聚物的自组装排列具有定向性，即通过放置在磁铁不同磁力面改变纳米阵列取向：基底放置在磁力中心面Z面，得到整个涂膜区域单一取向的垂直六方圆柱排列，纳米阵列尺寸为15~40nm；基底放置在磁力中心正交面Y面，得到整个涂膜区域的单一取向平行六方圆柱排列，纳米阵列尺寸为15~40nm；基底倾斜45°放置在磁力中心正交面Y面，得到整个涂膜区域垂直与平行复合取向六方圆柱排列，纳米阵列尺寸为15~40nm。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（一）中，所述共聚物A的重均分子量为1 ~6万；共聚物A的分子量分布PDI为1.0~1.4；所述共聚物B的侧基铁离子络合百分比为50~90%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（二）中，所述组装液所用溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃或1，4-二氧六环；所述组装液浓度为20~60wt%；所述涂膜厚度为200~2000nm；常温静置时间为30~480min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（二）中，所述薄片基底为玻璃、石英、云母或硅片。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（二）中，所用磁铁为钕铁硼方形磁铁，其强度为0.35特斯拉。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过水洗的方式去除纳米阵列材料中的铁离子，组装结构仍然保持在磁铁控制下的高度有序性。