[发明专利]一种紫外光诱导结晶形态转变的改性嵌段共聚物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种紫外光诱导结晶形态转变的改性嵌段共聚物及其制备方法和应用。嵌段共聚物的改性方法包括如下步骤：将嵌段共聚物加热到熔融温度热退火结晶，热退火结晶的过程中进行紫外光照射，紫外光波长为365nm。本发明在含偶氮苯的嵌段共聚物热退火处理的过程中照射365nm的紫外光，使得嵌段共聚物发生光致异构，由反式转变为顺式，从而促进聚合物链的运动，发生聚集，减少晶核数目，有助于减少聚合物链排入晶格的阻力，改变结晶形态，使得结晶形态变成规则的大球晶，制备得到的改性嵌段共聚物构型由反式转变为顺式，结晶形态变成规则的大球晶，材料的维氏硬度可达5.30，弹性模量为5.73Gpa，力学性能明显改善。

技术领域

本发明涉及嵌段共聚物制备技术领域，更具体地，涉及种紫外光诱导结晶形态转变的改性嵌段共聚物及其制备方法和应用。

背景技术

近几年嵌段共聚物受到巨大关注，因它分子结构上含两种不相容的组分，在纳米尺度上自组装成有序纳米结构，形成微相相分离，表现出独特的性能，使其在纳米复合材料领域有广阔应用前景。但是由于两种组分的不相容性，相分离往往使得结晶被严格限制在单独结晶的嵌段微相内，导致最终晶体的不完整。一般嵌段共聚物晶体形态的调控主要通过加入成核剂或者通过调控嵌段的长度、组分和相互关系等，以及进一步热处理的方法，相对繁琐，虽可在一定程度上使结晶得以完善，但难以改变晶型和结晶形态。而嵌段共聚物的晶型和结晶形态等于材料应用时的性能改善相关，通过调控材料的不同晶型和结晶形态可以互动不同的材料性能，比如获得优异的力学性能。

CN102633962A公开了一种含偶氮吡啶的多重响应性嵌段共聚物的制备方法，采用原子转移自由基聚合方法制备大分子引发剂，最终通过大分子引发剂与含偶氮吡啶的光响应单体之间的原子转移自由基聚合方法制备了一系列不同分子质量、不同嵌段比例的嵌段共聚物，通过调控嵌段的长度和不同嵌段比例来实现嵌段共聚物光响应性、温度响应性、pH值敏感性。但该技术并未涉及到相关嵌段共聚物晶型和结晶形态的改变，也不能实现嵌段共聚物力学性能的调控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有嵌段共聚物的制备不能难以改变晶型和结晶形态，调控力学性能的缺陷和不足，提供一种紫外光诱导结晶形态转变的改性嵌段共聚物的制备方法，通过紫外光改性含偶氮苯的嵌段共聚物，诱导结晶形态从液晶中间相转变为大球晶，从而实现力学性能的提升。

本发明的目的是提供一种上述方法制备得到的紫外光诱导结晶形态转变的改性嵌段共聚物。

本发明的又一目的在于提供一种嵌段共聚物在制备纳米结构材料、非线性光学材料、表面起伏光栅和微型制动器中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种改性嵌段共聚物的制备方法，括如下步骤：将嵌段共聚物加热到熔融温度热退火结晶，热退火结晶的过程中进行紫外光照射，紫外光波长为365nm，所述嵌段共聚物的结构式如下：

其中，m＝10～15，n＝23～2272。

优选地，m＝10，n＝227。

紫外光作为一种外界刺激源，可以远程调控，并作用于具有紫外响应的聚合物分子链上，相比于其他调控聚合物结晶形态的方方法，更简便快速。本发明的嵌段共聚物中具有偶氮苯生色团，使得材料具有光响应性，嵌段共聚物加热到熔融温度，呈各向同性的熔体，具有流动性，在冷却结晶过程中，可以在紫外光照下调控材料的结晶形态，获得不同的材料性能。

本发明的紫外光持续照射过程中为黑暗环境。

本发明的嵌段共聚物为由含偶氮苯基团的烯烃类单体与另一种柔性的大分子引发剂通过活性聚合得到含偶氮苯的嵌段共聚物，在该聚合物热退火处理的过程中照射365nm的紫外光，诱导结晶形态从液晶中间相转变为大球晶。