嵌段共聚物制造技术

本发明专利技术涉及嵌段共聚物及其用途。本发明专利技术可以提供具有优异的自组装特性并因此可以有效应用于多种用途的嵌段共聚物及其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及嵌段共聚物及其应用。
技术介绍
嵌段共聚物具有这样的分子结构：其中具有化学上彼此不同结构的聚合物亚单元通过共价键连接。嵌段共聚物能够通过相分离形成周期性排列的结构，例如球形、柱形或层状。通过嵌段共聚物的自组装而形成的结构的区域尺寸可在宽的范围内调节，并可制备多种形状的结构。因此，其可用于通过光刻的图案形成方法、多种磁记录介质或下一代纳米装置(例如金属点、量子点或纳米线)、高密度磁储存介质等。
技术实现思路
技术目的本申请提供了嵌段共聚物、包含所述嵌段共聚物的聚合物层、用于形成所述聚合物层的方法和图案形成方法。技术方案嵌段共聚物可包含第一嵌段和不同于第一嵌段的第二嵌段。如下所述，第一嵌段或第二嵌段可包含侧链。下文中，在第一嵌段和第二嵌段中的一个嵌段包含侧链的情况下，包含侧链的嵌段可称作第一嵌段。嵌段共聚物可为仅包含上述第一嵌段和第二嵌段的二嵌段共聚物，或者可为包含除第一嵌段和第二嵌段之外的另外的嵌段的嵌段共聚物。嵌段共聚物可为相分离的，因为其包含经由共价键彼此连接的两个或更多个聚合物链。在本申请中，由于嵌段共聚物满足如下所述的至少一个参数，相分离可以非常有效地发生，并且因此可以通过微相分离形成纳米尺寸结构。根据本申请，通过控制尺寸如分子量或嵌段之间的相对比例，
可以自由调节纳米结构的尺寸或形状。通过上文，嵌段共聚物可以自由地形成多种尺寸的相分离结构如球形、柱形、螺旋形、层状和反向结构等。本专利技术人发现，如果嵌段共聚物满足下述参数中的至少一个参数，则如上所述的自组装特性和相分离特性得到大幅改善。经证实，可通过使嵌段共聚物满足适当参数来使嵌段共聚物示出垂直排列特性。如本文中使用的术语“垂直排列特性”可指嵌段共聚物的排列特性，并且可指由嵌段共聚物形成的纳米尺寸结构垂直于基底的方向排列的情况。控制嵌段共聚物的自组装结构相对于多种基底垂直或平行排列的技术是嵌段共聚物的实际应用的重要部分。通常，嵌段共聚物层中的纳米尺寸结构的排列方向取决于形成嵌段共聚物的嵌段中何种嵌段暴露于表面或空气。一般地，由于许多基底是极性的而空气是非极性的，因此极性大于嵌段共聚物中的其他嵌段的嵌段润湿基底，而极性小于嵌段共聚物中的其他嵌段的嵌段对于空气之间的界面进行润湿。提出了许多技术以使嵌段共聚物的具有彼此不同的特性的嵌段同时润湿基底，并且最典型的方法是通过制备中性表面来控制排列。然而，在一个实施方案中，通过控制以下参数，嵌段共聚物可相对于基底垂直排列，对于所述基底未进行包括中性表面处理在内的用于实现垂直排列的常规已知的处理。例如，根据本申请的一个实施方案的嵌段共聚物可以示出在未进行任何预处理的疏水性表面和亲水性表面二者上的垂直排列特性。此外，在另外的实施方案中，通过热退火可实现在短时间内对于大的面积的垂直排列。在嵌段共聚物中，第一嵌段和第二嵌段之一的体积分数可为0.4至0.8，而另一个嵌段的体积分数可为0.2至0.6。在嵌段共聚物包含侧链的情况下，具有侧链的嵌段的体积分数可为0.4至0.8。例如，如果第一嵌段包含侧链，则第一嵌段的体积分数可为0.4至0.8，而第二嵌段的体积分数可为0.2至0.6。此外，如下所述，如果第一嵌段包含不具有卤原子的芳族结构而第二嵌段包含具有卤原子的芳族结构，则第一嵌段的体积分数可为0.4至0.8并且第二嵌段的体积分数可为0.2至0.6。第一嵌段和第二嵌段的体积分数的总和可为1。以上述体积分数包含各嵌段的嵌段共聚物可示出优异的自组装特性和相分离特性，并且可以证实垂直对准特性。嵌段共聚物的各嵌段的体积分数可通过各嵌段的密度和由凝胶渗透色谱(GPC)获得的分子量而获得。所述参数可通过例如控制嵌段共聚物来实现。例如，取决于密度的体积分数可以通过控制各嵌段的分子量来控制。在一个实施方案中，满足以上参数的嵌段共聚物可在第一嵌段或第二嵌段中包含具有成链原子的侧链。下文中，为了便于说明，包含侧链的嵌段可称作第一嵌段。如本文中使用的术语“成链原子”是指形成与嵌段共聚物连接的侧链的原子和形成侧链的线性结构的原子。所述侧链可具有线性或支化结构；然而，成链原子的数目仅以形成最长直链的原子的数目计算。因此，在其中成链原子是碳原子的情况下，其他原子(例如与碳原子连接的氢原子等)不计入成链原子的数目。此外，在支链的情况下，成链原子的数目是形成最长链的原子的数目。例如，链为正戊基，所有的成链原子是碳原子且其数目为5。如果链是2-甲基戊基，所有的成链原子也为碳原子且其数目为5。成链原子可以是碳、氧、硫或氮等，并且合适的成链原子可以是碳、氧或氮；或者碳或氧。成链原子的数目可为8或更多、9或更多、10或更多、11或更多、或者12或更多。成链原子数可为30或更少、25或更少、20或更少、或者16或更少。在另一个实施方案中，在满足上述参数的嵌段共聚物中第一嵌段和第二嵌段之一或二者可至少包含芳族结构。第一嵌段和第二嵌段二者均可包含一个或更多个芳族结构，在这种情况下，第一嵌段中的芳族结构可与第二嵌段中的芳族结构相同或不同。此外，满足本文件中所述参数的嵌段共聚物的第一嵌段和第二嵌段中的至少一个嵌段可包含如下所述的侧链或至少一个卤原子，并且这样的侧链或至少一个卤原子可被芳族结构取代。嵌段共聚物可包含两个或更多个嵌段。如所描述的，嵌段共聚物的第一嵌段和/或第二嵌段可包含一个或更多个芳族结构。这样的芳族结构可包含在第一嵌段和第二嵌段之一或二者中。在两种嵌段中均包含芳族结构的情况下，第一嵌段中的芳族结构可与第二嵌段中的芳族结构相同或不同。如本文中使用的术语“芳族结构”可指芳基或亚芳基，并且可指衍生自以下化合物的一价或二价取代基：所述化合物包含一个苯环结构或者其中至少两个苯环通过共用一个或两个碳原子或通过任选的连接基团连接的结构，或所述化合物的衍生物。除非另有定义，否则芳基或亚芳基可为具有6至30个、6至25个、6至21个、6至18个、或6至13个碳原子的芳基。作为芳基或亚芳基，可举例衍生自以下的一价或二价取代基：苯、萘、偶氮苯、蒽、菲、并四苯、芘、苯并芘等。芳族结构可为包含在嵌段主链中的结构，或者可为与嵌段主链连接的
作为侧链的结构。例如，对可包含在各嵌段中的芳族结构进行适当调整可实现参数的控制。例如，为了控制参数，具有8个或更多个成链原子的链可作为侧链与嵌段共聚物的第一嵌段连接。在本文件中，术语“侧链”和术语“链”可指代相同的对象。在第一嵌段包含芳族结构的情况下，链可与芳族结构连接。侧链可为与聚合物的主链连接的链。如所描述的，侧链可为包含8个或更多个、9个或更多个、10个或更多个、11个或更多个、或者12个或更多个成链原子的链。成链原子的数目可为30或更少、25或更少、20或更少、或者16或更少。成链原子可为碳、氧、氮或硫，或者适当地为碳或氧。侧链可为烃链，如烷基、烯基或炔基。烃链中的至少一个碳原子可被硫原子、氧原子或氮原子替代。在侧链与芳族结构连接的情况下，链可直接与芳族结构连接，或者可经由连接基团与芳族结构连接。连接基团可为氧原子、硫原子、-NR1-、-S(＝O)2-、羰基、亚烷基、亚烯基、亚炔基、-C(＝O)-X1-或-X1-C(＝O)-。在上文中，R1可为氢、烷基、烯基、炔基、烷氧基或芳基，X1可为单键、氧原子、硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌段共聚物，包含含有侧链且体积分数为0.4至0.8的第一嵌段以及不同于所述第一嵌段且体积分数为0.2至0.6的第二嵌段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 KR 10-2013-0159994;2014.09.30 KR 10-2011.一种嵌段共聚物，包含含有侧链且体积分数为0.4至0.8的第一嵌段以及不同于所述第一嵌段且体积分数为0.2至0.6的第二嵌段。2.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中所述第一嵌段与所述第二嵌段的密度之差的绝对值为0.3g/cm3或更大。3.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中所述第一嵌段或所述第二嵌段包含芳族结构。4.根据权利要求3所述的嵌段共聚物，其中具有8或更多个成链原子的直链与所述芳族结构连接。5.根据权利要求4所述的嵌段共聚物，其中所述直链经由氧原子或氮原子与所述芳族结构连接。6.根据权利要求3所述的嵌段共聚物，其中所述芳族结构包含至少一个卤原子。7.根据权利要求6所述的嵌段共聚物，其中所述卤原子为氟原子。8.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中所述第一嵌段包含不合卤原子的芳族结构并且其中所述第二嵌段包含含有卤原子的芳族结构。9.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中具有8或更多个成链原子的直链与所述第一嵌段的芳族结构连接。10.根据权利要求9所述的嵌段共聚物，其中所述直链经由氧原子或氮原子与所述芳族结构连接。11.根据权利要求1所述的嵌段共聚物，其中所述第一嵌段由下式1表示：[式1]在式1中，R为氢或具有1至4个碳原子的烷基，X为单键、氧原子、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李济权，金廷根，朴鲁振，李美宿，具世真，崔银英，尹圣琇，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国;KR