[发明专利]一种嵌段聚合物溶液自组装形成环形或棒状胶束的调控方法

说明书

技术领域

本发明属于大分子自组装领域，更具体地说，涉及一种嵌段聚合物在溶液中进行自组装的技术。

背景技术

嵌段共聚物在选择性溶剂中可以自组装出形态各异的胶束，例如球形、棒状、囊胞状、洋葱状、碟状、管状、环形胶束等。各种不同形态的胶束，在纳米技术、生物医药、仿生、表面修饰和改性等领域有着诱人的应用前景，特别是在生物医药领域，如可用在药物的传输与释放、靶向给药的载体等。近年来，由于环形和棒状胶束其独特的受限条件和电、磁、光学性质等在纳米材料制备方面有潜在的应用价值，而受到人们越来越多的关注。如Jiang等人报道了在剪切条件下棒状胶束和环形胶束的相互转变。但是上述这些技术都比较复杂，且缺乏对具体形态的控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的制备环形或棒状胶束的方法，通过调整聚合物溶液的浓度、溶剂的组成以及加入无机盐的比例，可制备不同形态的胶束，从而获得不同受限条件的纳米结构，以适应不同需求。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

将嵌段聚合物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯(PS-b-PEO)溶于溶剂，升高温度至40～90℃，再冷却至室温放置即可获得以环形胶束为主的胶束结构。

所述嵌段聚合物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯的数均分子量控制为10000～100000，其中聚苯乙烯段的组成分数为嵌段聚合物总体结构(即数均分子量)的0.3-0.6，优选为0.5。

用于溶解嵌段聚合物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯的溶剂中，选用一种针对聚苯乙烯的溶剂，其体积占混合溶剂总体积的80％-99％，例如甲苯；同时选用一种针对聚氧化乙烯的溶剂，其体积占混合溶剂总体积的1％-20％，例如乙醇、甲醇。

所述嵌段聚合物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯的浓度要控制在100mg/L～10000mg/L。

所述冷却至室温的温度为18-25℃，优选20-23℃。

在对溶液体系进行加热时，优选升高温度至60～80℃。

将嵌段聚合物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯(PS-b-PEO)溶于一种溶剂，将无机盐溶于另一种溶剂，然后将两种溶液混合，升高温度至40～90℃，再冷却至室温放置即可获得以棒状胶束为主的胶束结构。

所述嵌段聚合物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯的数均分子量控制为10000～100000，其中聚苯乙烯段的组成分数为嵌段聚合物总体结构(即数均分子量)的0.3-0.6，优选为0.5。

用于溶解嵌段聚合物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯的溶剂中，可以(1)选用一种针对聚苯乙烯的溶剂，其体积占混合溶剂总体积的80％-99％，例如甲苯；同时选用一种针对聚氧化乙烯的溶剂，其体积占混合溶剂总体积的1％-20％，例如乙醇、甲醇

(2)仅仅选用针对聚苯乙烯的溶剂，例如甲苯，然后选用针对聚氧化乙烯的溶剂溶解无机盐，例如乙醇、甲醇；再按照针对聚苯乙烯的溶剂体积占总体积的80％-99％，针对聚氧化乙烯的溶剂体积占总体积的1％-20％进行混合。

在两种溶液混合后，所述嵌段聚合物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯的浓度要控制在100mg/L～10000mg/L。

所述无机盐为锂盐LiX(X＝ClO^4-，CF₃SO^3-，AsF^6-)、镉盐(硫化镉、乙酸镉)。所述无机盐的用量为嵌段共聚物质量的0.1％～10％，优选1％-5％。

所述冷却至室温的温度为18-25℃，优选20-23℃。

在对两种溶液混合后的混合体系进行加热时，优选升高温度至60～80℃。

对本发明制备的胶束结构进行形态表征，方法如下：以硅片为基板旋涂成膜，旋涂速度为1000～3000r/min，旋涂时间为30s，真空干燥24h，分别用光学显微镜(Zeiss，Germany)和原子力显微镜(SPA300HV/SPI3800N，Seiko Instruments Inc.，Japan)观察胶束的形态，可以发现该方法以嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯(PS-b-PEO)在不同的溶液环境下，诱导其组装出不同的胶束结构，以适应不同的结构需求和应用领域。