光响应聚合物及其制备方法、表面粗糙度的可逆调节方法技术

本发明专利技术涉及一种光响应聚合物及其制备方法，所述光响应聚合物的聚合度大于或等于15000，所述光响应聚合物的结构式如式(1)或式(2)所示：式(1)中，R1选自碳链长度为3

【技术实现步骤摘要】
光响应聚合物及其制备方法、表面粗糙度的可逆调节方法


[0001]本专利技术涉及表面调节
，特别是涉及光响应聚合物及其制备方法、表面粗糙度的可逆调节方法。

技术介绍

[0002]具有香豆素基团、蒽基团、查尔酮基团或者肉桂酸酯基团等光二聚基团的聚合物，可以经由紫外光诱导在支撑材料的表面形成自褶皱图案，且该自褶皱图案具备可逆性。但是，传统具有光二聚基团的聚合物在光二聚制备自褶皱图案及光解交联逆向恢复时，光反应速度慢，反应时间长。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述问题，提供一种光响应聚合物及其制备方法、表面粗糙度的可逆调节方法，所述光响应聚合物能够快速进行光二聚及光解交联，缩短反应时间。
[0004]一种光响应聚合物，所述光响应聚合物的聚合度大于或等于15000，所述光响应聚合物的结构式如式(1)或式(2)所示：
[0005][0006]式(1)中，R1选自碳链长度为3
‑
20的烷烃，R2选自氢原子或者甲基，n为1
‑
20的整数，x1为5000
‑
20000的整数，y1为5000
‑
20000的整数；
[0007]式(2)中，R3选自碳链长度为2
‑
20的烷烃，R4选自碳链长度为3
‑
20的烷烃，R5选自氢原子或者甲基，x2为5000
‑
20000的整数，y2为5000
‑
20000的整数。
[0008]在其中一个实施例中，所述光响应聚合物的结构式如式(1
‑
1)或式(1
‑
2)所示：
[0009][0010]在其中一个实施例中，所述光响应聚合物的结构式如式(2
‑
1)或式(2
‑
2)所示：
[0011][0012]一种所述的光响应聚合物的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将含香豆素基团的第一单体与含双键的第二单体在酯化催化剂、脱水剂的作用下进行酯化反应，得到可聚合光响应单体；其中，所述第一单体的结构式如式(3a)所示，所述第二单体的结构式如式(4a)所示，或者，所述第一单体的结构式如式(3b)所示，所述第二单体的结构式如式(4b)所示：
[0014][0015]式(3a)中，R6选自氢原子或者甲基，式(3b)中，R7选自氢原子或者甲基，式(4a)中，m为1
‑
20的整数，式(4b)中，R8选自碳链长度为2
‑
20的烷烃；
[0016]将所述可聚合光响应单体与第三单体在引发剂的作用下进行自由基聚合反应，得到光响应聚合物；其中，所述第三单体的结构式如式(5)所示；
[0017][0018]式(5)中，R9选自碳链长度为3
‑
20的烷烃。
[0019]在其中一个实施例中，所述第一单体选自7
‑
羟基
‑4‑
甲基香豆素或者7
‑
羟基香豆素，所述第二单体选自丁二酸单
‑2‑
(2
‑
丙烯酰氧基)羟乙醇，所述第三单体丙烯酸正丁酯。
[0020]在其中一个实施例中，所述第一单体选自[(2
‑
氧代
‑
2H
‑
苯并吡喃
‑7‑
基)氧基]乙酸，所述第二单体选自4
‑
羟基丁基丙烯酸酯或者6
‑
羟基己基丙烯酸酯，所述第三单体选自丙烯酸正丁酯。
[0021]在其中一个实施例中，将含香豆素基团的第一单体与含双键的第二单体进行酯化反应的步骤中，所述第一单体与所述第二单体的摩尔比为1:1
‑
1:1.5，反应温度为25℃
‑
40℃，反应时间为12小时
‑
36小时。
[0022]在其中一个实施例中，将所述可聚合光响应单体、第三单体以及引发剂混合进行自由基聚合反应的步骤中，所述可聚合光响应单体与所述第三单体的摩尔比为1:1
‑
1:1.5，反应温度为50℃
‑
80℃，反应时间为5小时
‑
48小时。
[0023]一种表面粗糙度的可逆调节方法，包括：
[0024]提供衬底，并采用所述的光响应聚合物于所述衬底的表面形成第一聚合物膜，得到制品，其中，所述衬底的弹性模量小于所述第一聚合物膜的弹性模量；
[0025]将所述制品加热，并采用300nm
‑
400nm的紫外光进行照射，以使所述第一聚合物膜成为第二聚合物膜，所述第二聚合物膜的表面粗糙度大于所述第一聚合物膜的表面粗糙度；
[0026]采用200nm
‑
280nm的紫外光进行照射，以使所述第二聚合物成为第三聚合物膜，所述第三聚合物膜的表面粗糙度小于所述第二聚合物膜的表面粗糙度。
[0027]在其中一个实施例中，所述衬底选自极性衬底，所述光响应聚合物的结构式如式(1)所示；
[0028]或者，所述衬底选自非极性衬底，所述所述光响应聚合物的结构式如式(2)所示。
[0029]本专利技术的光响应聚合物中，通过在侧链上引入柔性的烷烃链段，给香豆素基团足够的空间，能够快速进行光二聚及光解交联，提高了光反应速度，缩短反应时间。所以利用本专利技术的光响应聚合物调节表面粗糙度时，可以快速实现表面粗糙度的精准、灵活调节。
具体实施方式
[0030]以下将对本专利技术提供的光响应聚合物及其制备方法、表面粗糙度的可逆调节方法作进一步说明。
[0031]本专利技术提供的光响应聚合物的结构式如式(1)或式(2)所示：
[0032][0033]式(1)中，R1选自碳链长度为3
‑
20的烷烃，R2选自氢原子或者甲基，n为1
‑
20的整数，x1为5000
‑
20000的整数，y1为5000
‑
20000的整数。
[0034]式(2)中，R3选自碳链长度为2
‑
20的烷烃，R4选自碳链长度为3
‑
20的烷烃，R5选自氢原子或者甲基，x2为5000
‑
20000的整数，y2为5000
‑
20000的整数。
[0035]如式(1)和式(2)所示，本专利技术的光响应聚合物具有一定的刚性，有利于光响应聚合物的成膜性，同时，为了更好的保证光响应聚合物的成膜性，式(1)和式(2)所示的光响应聚合物的聚合度大于或等于15000。
[0036]本专利技术如式(1)和式(2)所示的光响应聚合物中，通过在侧链上引入柔性的烷烃链段，给香豆素基团足够的空间，能够快速进行光二聚及光解交联，因此，本专利技术如式(1)和式(2)所示的光响应聚合物能够提高光反应速度，缩短反应时间。
[0037]另外，本专利技术如式(1)所示的光响应聚合物的分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光响应聚合物，其特征在于，所述光响应聚合物的聚合度大于或等于15000，所述光响应聚合物的结构式如式(1)或式(2)所示：式(1)中，R1选自碳链长度为3
‑
20的烷烃，R2选自氢原子或者甲基，n为1
‑
20的整数，x1为5000
‑
20000的整数，y1为5000
‑
20000的整数；式(2)中，R3选自碳链长度为2
‑
20的烷烃，R4选自碳链长度为3
‑
20的烷烃，R5选自氢原子或者甲基，x2为5000
‑
20000的整数，y2为5000
‑
20000的整数。2.根据权利要求1所述的光响应聚合物，其特征在于，所述光响应聚合物的结构式如式(1
‑
1)或式(1
‑
2)所示：3.根据权利要求1所述的光响应聚合物，其特征在于，所述光响应聚合物的结构式如式(2
‑
1)或式(2
‑
2)所示：
4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述的光响应聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含香豆素基团的第一单体与含双键的第二单体在酯化催化剂、脱水剂的作用下进行酯化反应，得到可聚合光响应单体；其中，所述第一单体的结构式如式(3a)所示，所述第二单体的结构式如式(4a)所示，或者，所述第一单体的结构式如式(3b)所示，所述第二单体的结构式如式(4b)所示：式(3a)中，R6选自氢原子或者甲基，式(3b)中，R7选自氢原子或者甲基，式(4a)中，m为1
‑
20的整数，式(4b)中，R8选自碳链长度为2
‑
20的烷烃；将所述可聚合光响应单体与第三单体在引发剂的作用下进行自由基聚合反应，得到光响应聚合物；其中，所述第三单体的结构式如式(5)所示；式(5)中，R9选自碳链长度为3
‑
20的烷烃。5.根据权利要求4所述的光响应聚合物的制备方法，其特征在于，所述第一单体选自7
‑
羟基
‑4‑
甲基香豆素或者7
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯雪，刘兰兰，陈颖，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：