[发明专利]包括自组装嵌段共聚物的膜和通过旋涂涂覆制造该膜的方法(Ia)

说明书

公开了式(I)的自组装二嵌段共聚物形成的膜：其中R¹‑R⁴，n和m如本文所述，其可以用于制备纳米多孔膜。含有自组装为圆柱形态的二嵌段共聚物的膜的实施方式。同样公开了一种制备这种膜的方法，其包括旋涂涂覆含有二嵌段共聚物的聚合物溶液以获得薄膜，随后在溶剂蒸气中退火该薄膜层和/或在溶剂或溶剂混合物中浸泡以形成纳米多孔膜。

背景技术

膜，特别是纳米多孔膜，众所周知的在很多领域用，包括生物流体的过滤，微污染物的去除，水软化，废水处理，染料的截留，电子工业中超纯水的制备，以及食物、果汁或者牛奶的浓缩。涉及自组装为纳米结构的嵌段共聚物的方法已被提出用于制备纳米多孔膜。虽然自组装结构是有利的，因为它们生产具有均匀孔径大小和孔径分布的膜，但所提出的嵌段共聚物和方法仍具有挑战或者困难。例如，这其中的一些方法中，首先由嵌段共聚物生产膜，随后通过使用苛性化学品，例如强酸或者强碱来去除这种嵌段共聚物的嵌段之一。

上述内容表明，对于由能够自组装为纳米结构的嵌段共聚物而制备的膜和对于由这些嵌段共聚物制备纳米多孔膜的方法有未满足的需求，即在纳米结构形成之后不需要去除嵌段之一。

发明内容

本发明提供一种多孔膜，其包含式(I)的二嵌段共聚物：

其中：

R¹是C₁-C₂₂烷基，其可选地被选自卤素、烷氧基、烷基羰基、烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代，或C₃-C₁₁环烷基，可选地被选自烷基、卤素、烷氧基，烷基羰基、烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代。

R²是C₆-C₂₀的芳基或者杂芳基，可选地被选自羟基，氨基，卤素，烷氧基，烷基羰基，烷氧基羰基，酰氨基和硝基的取代基取代。

R³和R⁴之一是C₆-C₁₄芳基，可选地被选自羟基，卤素，氨基和硝基的取代基取代，和R³和R⁴的另一个是C₁-C₂₂烷氧基，可选地被选自羧基，氨基，巯基，炔基，烯基，卤素，叠氮基和杂环基的取代基取代。

n和m独立的是约10至约2000。

本发明也提供了一种用于制备上述膜的方法，包括：

(i)在溶剂体系里溶解二嵌段共聚物以获得聚合物溶液；

(ii)旋涂涂覆聚合物溶液到基材上；

(iii)退火(ii)中获得的涂层以获得自组装结构或多孔膜；(iv)在溶剂或者溶剂混合物内浸泡(iii)中获得的自组装结构以获得多孔膜，并任选地

(v)洗涤在(iii)或(iv)中获得的多孔膜。

本发明还提供通过上述方法制备的多孔膜。

本发明利用了具有热力学不相容嵌段的嵌段共聚物进行相分离和自组装为纳米结构从而生成具有均匀孔隙度的纳米多孔膜的能力。

附图说明

图1描绘了根据本发明的实施方式的均聚物1(二嵌段共聚物的前体)和二嵌段共聚物2的多角度激光散射(MALS)凝胶渗透色谱(GPC)的叠加迹线。

图2A-2D描绘了根据本发明的实施方式的多孔膜的表面的原子力显微(AFMs)图像。图2A描绘了旋涂在硅晶片基材上的多孔膜的AFM图像。图2B为图2A中描绘的显微图像的更小放大倍数AFM。图2C描绘了旋涂在玻璃基材上的多孔膜的AFM图像。图2D描绘了旋涂在玻璃基材上的多孔膜的另一AFM图像。