Morphological and scattering studies of binary mixtures of block copolymers; Cosurfactant effects observed in the parameter space of temperature, blend composition, and molecular weight ratio

二種類のブロック共重合体のモルフォロジー及び散乱に関する研究; 温度,混合組成,分子量比のパラメータ空間において観察される共界面活性効果

Franois, C.*; 山口 大輔; 橋本 竹治

Franois, C.*; Yamaguchi, Daisuke; Hashimoto, Takeji

二種類のブロック共重合体を混合した系のさまざまなモルフォロジー間において起こる温度可逆な秩序-秩序転移を小角X線散乱により調べた。この系において観察された複雑なモルフォロジー挙動は以下に記すような、二種類のブロック共重合体の混合物の鍵となる2つの特徴をもとに理解される。それらの特徴とは(1)共界面活性効果,(2)斥力相互作用力の低下に伴って鎖長の短い方のブロック共重合体の化学結合点が界面から離れる可能性、である。この一連の研究を通してのまとめとして、(a)混合物の中のポリスチレンブロックの体積分率,(b)混合に用いた長い鎖長と短い鎖長を有するブロック共重合体の重合度比,(c)温度の変数空間における3次元の相図を構築した。このような相図は共界面活性効果が自己組織されたナノ構造体のモルフォロジーの仕立てに関して、前途を拓くものであることを示している。

Thermoreversible order-order transitions between various morphologies occurring on binary mixtures of diblock copolymers were investigated by using small-angle X-ray scattering. The complex morphological behaviors observed here can be understood on the basis of two key features of the binary blends: the co-surfactant effect and the possibility for the chemical junctions of the shorter diblock to migrate away from the interface as segregation power decreases. As a summary of this series of studies, a three-dimensional phase diagram was constructed in the parameter space of overall volume fraction of polystyrene block in the mixture, the ratio of the degree of polymerization of long asymmetric diblock chain to that of short symmetric diblock chain and temperature. Such a phase diagram illustrates that the cosurfactant effect opens perspectives in tailoring morphologies of self-assembled, nano-structured materials.