塊狀共聚合物在選擇性溶劑效應下之結構衍變及尺寸分析

Abstract

我們利用自洽平均場理論以及分散粒子動力學探討塊狀共聚合物在添加一選擇性溶劑系統下，其微結構衍變、尺寸以及濃度分佈如何受到塊狀共聚合物體積分率、塊狀共聚合物組成以及溶劑選擇性的影響。當選擇溶劑添加量不高的情況下，我們發現微結構的型態是由共聚合物的組成f所決定的。隨著選擇性溶劑添加量增加，若溶劑討厭的是塊狀共聚合物中比例較大的一方，會因為溶劑的選擇性而使得塊狀共聚合物中比例較大的一方蜷曲形成微結構，而出現反轉的微結構。我們發現反轉的球形微結構是以面心立方堆積為主要的穩定微結構。隨著共聚合物體積分率下降，或者溶劑選擇性增加，面心立方堆積的球狀更穩定存在。這是由於殼層中短鏈段交錯比例不高，因此球形微胞可以採取較緊密的堆積。可當溶劑選擇性不高時，因為溶劑稀釋效應，尺寸隨著共聚合物體積分率下降而降低。然而，當溶劑選擇性增加時，隨著溶劑添加量增大，相對增強了AB成分間的不相容性，尺寸隨著共聚合物體積分率下降而呈現下降再上升的趨勢。

We employ both self-consistent mean-field (SCMF) theory and dissipative particle dynamics (DPD) to investigate the phase behavior and analyze the microstructural size for a block copolymer in the presence of a selective solvent. In particular, the effects of copolymer composition, copolymer volume fraction, degree of copolymerization, and solvent selectivity are examined. We find that when a solvent selective for the minority block is added, a face-centered cubic phase of the majority-forming spheres is more stable with increasing the solvent selectivity and/or decreasing the copolymer volume fraction. While a body-centered cubic array is always observed when the minority block forms the spheres. Our numerical results have been consistent with reported experimental results.