[发明专利]一种含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物及其合成与应用方法

权利要求书

1.一种含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物，其特征在于：所述嵌段共聚物包含第一嵌段和第二嵌段，所述第一嵌段为液晶嵌段，所述第二嵌段为含氟嵌段，所述第一嵌段的单体结构通式如下式(1)所示：

其中，R₁为氢或甲基，x为1～20，E基团中含有构筑液晶的结构单元；

所述第二嵌段的单体选自结构通式如下式(2)所示的化合物中的一种或多种：

其中，R₂选自含取代基的C1-C30烷基或C3-C30环烷基、含氟芳香环的基团中的一种，所述R₃选自含氟基团。

2.根据权利要求1所述的含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物，其特征在于：所述R3选自氟基或含氟取代基，所述含氟取代基包括线性含氟烃基、含氟的支化烃基、含氟的环状烃基、含氟的线性烷基醚基团、含氟的支化的烷基醚基团或含氟的环状烷基醚基团，以及含氟的芳香基团；其中，含氟取代基中的氟取代为全氟取代或半氟取代。

3.根据权利要求1所述的含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物，其特征在于：所述E基团中为含有芳基、反式环己烷基、双环辛烷基、反式-2，5-二取代-1，3-二噁烷基、l，3-二噻烷基、1，3-氧硫杂环烷基、偶氮苯、联苯或苯酯苯等结构单元；所述E基团中的结构单元上带有取代基，所述取代基为单个取代基或多个取代基；若为多个取代基，取代位置为邻位、对位和/或间位。

4.根据权利要求3所述的含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物，其特征在于：所属的E基团优选为偶氮苯、联苯或苯酯苯的结构单元；所述偶氮苯、联苯或苯酯苯结构单元上的取代基选自H、烷基(CnH2n+1)、烷氧基(OCnH2n+1)、硝基、氰基、羟基、羧基、酯基和/或卤素。

5.根据权利要求4所述的含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物，其特征在于：所述第一嵌段的单体选自以下化合物中的一种：

6.根据权利要求1所述的含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物，其特征在于：该嵌段聚合物至少具有以下特性中的一种：

1)所述嵌段聚合物的多分散性PDI≤1.30；

2)所述嵌段聚合物的数均分子量为1000-200000；

3)所述嵌段聚合物自组装所得产物的组装间距≤50nm；

4)所述嵌段聚合物的玻璃化转变温度为≤250℃；

5)所述嵌段聚合物的液晶相温度为0～200℃。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物的合成方法，其特征在于：包括以下步骤：选取第一嵌段单体和第二嵌段单体通过聚合反应得到嵌段聚合物，其中，所述第一嵌段单体和第二嵌段单体按1-500：1-500的摩尔比进行反应。

8.一种如权利要求1-6任一项所述的含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物的垂直取向应用，其特征在于：将所述含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物，在未图案化或图案化的基底上通过热淬火工艺形成垂直取向，包括以下步骤：所得嵌段聚合物用溶剂溶解后，滴镀或旋涂在基底上，待溶剂挥发后，基底在热板上低温烘烤，快速退火后用冷板淬灭。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、二氯甲烷、氯仿、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、PGMEA、PGME、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯等溶剂中的一种或几种，所述的基底为含有中性层或未修饰的基底。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的含液晶单元的定向自组装嵌段共聚物的垂直取向为低温快速形成垂直取向的聚合物，所述的嵌段共聚物的淬火时间≤30min；所述的嵌段共聚物淬火温度≤120℃。