表面に特異的な分子鎖熱運動性に基づくブロック共重合体の表面ナノ構造制御

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09232243
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 高原 淳 九州大学, 工学部, 助教授 (20163305)
• キーワード: ブロック共重合体 / 表面ナノ構造 / 末端基 / X線光電子分光法 / 原子間力顕微鏡 / 透過顕微鏡 / X線反射率測定

研究概要

表面自由エネルギーの低い末端基を有する高分子固体の表面には分子鎖末端が濃縮される。本研究では低表面自由エネルギー末端基を有するポリ(スチレン-b-4-ビニルビリジ)[P(St-b-4VP)]ブロック共重合体膜の表面ナノ構造に及ぼす末端構造の影響について検討した。水素末端のP(St-b-4VP)-H及びフルオロアルキル基末端のP(St-b-4VP)C_2C_X^Fをリビグアニオン重合で合成した。薄膜を調製し、表面組成はX線光電子分光(XPS)測定に基づき、また、薄膜の超薄切片を作製し、空気界面での分子鎖凝集状態を電子顕微鏡観察に基づき評価した。423Kで90時間熱処理後のP(St-b-4VP)-HとP(St-b-4VP)C_2C_X^Fの表面P4VP組成の膜厚依存性を評価した。P(St-b-4VP)-Hの場合、表面自由エネルギーの低いPS成分は熱処理より空気界面へ濃縮された。一方、P(St-b-4VP)C_2C_X^Fの場合、P4VPの低表面自由エネルギー末端基のCF_3が空気界面に局在化するため、末端基に連接されるP4VPは高表面自由エネルギー成分であるにもかかわらず熱処理後も表面に配向している。一方、P(St-b-4VP)C_2C_X^F膜のX線反射率測定の結果、カメラが膜面に平行に配列しないことが明らかになった。さらに電子顕微鏡観察の結果、P(St-b-4VP)-Hの場合は、ラメラが膜面に平行配列し、表面に疎水性のPS層が形成されることが、地方、P(St-b-4VP)C_2C_X^Fの場合には、末端のフルオロアルキル基の影響により、PS,P4VPの両相が存在することが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] 梶山千里、高原 淳: "高分子鎖の分子運動を直接観察する" 高分子. 46. 249-251 (1997)
• [文献書誌] T.Kajiyama,K.Tanaka,A.Takahara: "Surface Thermomechanical and Glass Transition Temperature Measurement of Polymeric Solids" Macromol.Symp.Vol.118. 677-682 (1997)
• [文献書誌] K.Tanaka,A.Takahara,T.Kajiyama,: "Effect of Polydispersity on Surface Molecular Motion of Polystyrene Films" Macromolecules. Vol.30. 6626-6632 (1997)
• [文献書誌] A.Takahara,X.Jiang,N.Satomi,K.Tanaka,T.Kajiyama: "Analysis of Surface Mechanical Properties of Polymer Blend Ultrathin Films by Scanning Force Microscopy" Key Eng.Mater.Vol.137. 79-86 (1998)
• [文献書誌] X.-Q.Jiang,K.Tanaka,A.Takahara,T.Kjiyama: "Effect of Chain End Group Hydrophobicity on Surface Aggregation Structure of Poly(styrene-block-4-vinylpyridine)Symmetric Diblock Copolymer Films" Polymer. Vol.39. (1998)
• [文献書誌] 高原 淳(共著): "大学院高分子科学" 講談社サイエンティフィック, 22 (1997)