文献分享|含氰基封端苯甲酸苯酯基团的侧链液晶嵌段共聚物的合成与表征

东京工业大学久保祥一（Shoichi Kubo）、宍户淳（Atsushi Shishido）团队（合作单位：东京工业大学创新研究院、材料化学技术学院等）在《Molecules》（2023 年第 28 卷第 7849 期)发表研究，聚焦含氰基封端苯甲酸苯酯基团的侧链液晶嵌段共聚物合成与表征，为微制造模板、导电膜等功能纳米材料的取向调控提供实验依据。

摘要（Abstract）

嵌段共聚物因可通过微相分离自发形成周期性纳米结构，在多个领域具有潜在应用，但微相分离结构的随机取向限制其功能化。本研究通过原子转移自由基聚合（ATRP），合成出分子量分布窄、含氰基封端苯甲酸苯酯基团的液晶二嵌段共聚物（PEO-b-PM6BACP）。小角 X 射线散射（SAXS）测试表明，该共聚物呈现近晶相液晶行为，且通过微相分离形成晶格周期约 18 nm 的圆柱结构；偏光光学显微镜（POM）与偏振紫外 - 可见吸收光谱证实，液晶基元沿取向处理方向呈单轴取向，为有序纳米结构制备奠定基础。

1. EHC MRG-100材料摩擦配向试验机 —— 取向层制备设备

取向层固化后，使用 EHC MRG-100材料摩擦配向试验机对薄膜进行机械摩擦处理；随后将聚合物溶液旋涂于取向层表面，经退火后，液晶基元沿摩擦方向实现单轴取向。

研究价值：该仪器保障了液晶基元的有序排列，是实现微相分离结构长程规整性的关键，可推广至功能薄膜的规模化制备。

 （EHC MRG-100材料摩擦配向试验机）

2. Olympus（BX50）偏光光学显微镜 —— 液晶性能表征设备

采用 Olympus（BX50）偏光光学显微镜（配备 Mettler-Tredo HS82 热台）观察聚合物液晶相：112℃以下可见清晰光学织构，112℃以上呈暗场，证实近晶相 - 各向同性相转变。

结论：

在本研究中，我们通过原子转移自由基聚合（ATRP），合成出含氰基封端苯甲酸苯酯基团的单分散液晶二嵌段共聚物（PEO-b-PM6BACP）。液晶性能评估表明，PEO-b-PM6BACP 呈现 近晶相液晶行为；其中，分子量分布窄的 PEO-b-PM6BACP 通过微相分离，形成了 晶格周期为 18 nm 的六方圆柱结构。

我们制备聚合物薄膜并分析其分子取向，发现：PM6BACP 均聚物与 PEO-b-PM6BACP 嵌段共聚物中的液晶基元，均沿摩擦方向呈现单轴取向。

小角 X 射线散射（SAXS）分析揭示的清晰微相分离，结合偏光光学显微镜（POM）与偏振紫外 - 可见光谱证实的分子取向行为，共同表明：含氰基封端苯甲酸苯酯基团的液晶嵌段共聚物，具备构建高度有序纳米结构的潜力。