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

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10126242
• 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)
• 研究分担者: 梶山 千里 九州大学, 工学部, 教授 (60037976)
• 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 / 中性子反射率測定

研究概要

水素末端のポリ(スチレン-b-4-ビニルビリジン)[P(St-b-4VP)-H]対称ジブロック共重合体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。薄膜をスピンキャストで調製し、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)C_2C_X^FのXPS測定により分子鎖末端のフルオロアルキル基は空気界面に濃縮し、濃縮の程度はフルオロアルキル鎖長の増大とともに顕著になることを見いだした。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。この場合、ラメラ構造は膜面に平行に配列することが透過電子顕微鏡観察により明らかになった。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存在し、ラメラは膜面から傾いて存在した。一方、Stブロックを重水素でラベルしたP(St-b-4VP)C_2C_X^F膜の中性子反射率測定の結果、長周期に対応する反射は観測されず、ラメラが膜面に平行に配列しないことが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] K.Tanaka,A.Takahara,T.Kajiyama: "Surface Molecular Aggregation Strcture and Surface Molecular Motions of High-Molecular Weight Polystyrene/Low-Molecular-Weight Poly(methylmethacrylate)Blend Films" Macromolecules. 31. 863 (1998)
• [文献書誌] K.Tanaka,A.Takahara,T.Kajiyama: "Effect of Chain end Group Hydrophobicity on Surface Aggregation Structure of Poly(styrene-block-4-vinylpyridine)Symmetric Diblock Coplymer Films" Polymer. 39. 2615 (1998)
• [文献書誌] T.Kajiyama,K.Tanaka,A.Takahara: "Study of the Sueface Glass Transition Behavior of Amorphous Polymer Film by Scanning-Force Microscopy and Surface Spectroscopy" Polymer. 39. 4665 (1998)
• [文献書誌] T.Kajiyama,K.Tanaka,N.Satomi,A.Takahara: "Surface Relaxation Process of Monodisperse Polystyrene Film Based on Lateral Force Microscopic Measurements" Macromolecules. 31. 5150 (1998)
• [文献書誌] K.Tanaka,A.Takahara,T.Kajiyama: "Effect of Chain End Chemistry on Surface Molecular Motion of Polystyrene Films" Macromolecules. 31. 5148 (1998)
• [文献書誌] E.S.Mounir,A.Takahara,T.Kajiyama: "Effect of End Group-Subestrate Interacyion on Aggregation Structure of P olystrene Ultrathin Films" Polymer Journal. 31. 81 (1999)