폴리머 (Polymer(Korea))

  • 제36권4호
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  • Pages.542-548
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  • 2012
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  • 0379-153X(pISSN)
  • /
  • 2234-8077(eISSN)
한국고분자학회 (The Polymer Society of Korea)
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용매 어닐링에 의한 박막에서 Polystyrene-Poly(1,4-butadiene) 블록공중합체의 모폴로지 전이

Morphological Transitions of Symmetric Polystyrene-block-Poly(1,4-butadiene) Copolymers in Thin Films upon Solvent-Annealing

  • 이동은 (단국대학교 고분자시스템공학과) ;
  • 김응건 (단국대학교 고분자시스템공학과) ;
  • 이동현 (단국대학교 고분자시스템공학과)
  • Lee, Dong-Eun (Department of Polymer Science and Engineering, Dankook University) ;
  • Kim, Eung-Gun (Department of Polymer Science and Engineering, Dankook University) ;
  • Lee, Dong-Hyun (Department of Polymer Science and Engineering, Dankook University)
  • 투고 : 2012.05.02
  • 심사 : 2012.05.29
  • 발행 : 2012.07.25
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초록

본 연구에서는 용매 증기 하에서 박막으로 제조된 polystyrene-poly(1,4-butadiene) 블록공중합체(PS-b-PBD)의 모폴로지 형성과 특성이 원자주사현미경(AFM)을 사용하여 연구되었다. 사이클로헥산으로만 용매 어닐링된 박막의 경우 폴리스티렌의 매트릭스 내부에 PBD가 미세상을 형성하는 perforated lamellae가 형성되었지만, n-헥산만으로 용매 어닐링 된 박막은 불규칙한 패턴만이 관측되었다. 그러나 사이클로헥산과 n-헥산의 혼합 용매를 사용하여 용매 어닐링할 경우 기질에 수직으로 배향된 라멜라가 관측되었다. 이러한 모폴로지 전이는 혼합 용매의 혼합비에 의해 조절되며 n-헥산의 양이 증가하면서 라멜라의 형성이 뚜렷이 관측되었다. 그러나 용매 어닐링에 사용된 혼합 용매 중 n-헥산의 주요 성분이 될 경우 n-헥산의 PBD로의 용매 친화력에 의해 모폴로지 형성이 오히려 지연되는 것을 확인하였다. 이러한 사이클로헥산과 n-헥산의 혼합비에 따른 모폴로지 전이는 블록공중합체에 대한 두 용매들의 친화력과 관련 있으며, 이를 이해하기 위해 이들의 용해도 상수 및 Flory 상호인력 인자들이 고려되었다. 또한 본 연구로부터 얻어진 두 가지 모폴로지를 이용하여 실리카 나노 패턴의 제조를 위한 템플레이트로 활용하였다.

Morphological characteristics and formation of symmetric polystyrene-block-poly(1,4-butadiene) copolymer (PS-b-PBD) in thin films upon solvent-annealing were investigated by using atomic force microscopy (AFM). The thin films solvent-annealed in cyclohexane revealed the perforated lamellae of poly(1,4-butadiene) in the matrix of polystyrene while those solvent-annealed in n-hexane exhibited highly disordered patterns. Interestingly, when the thin films of PS-b-PBD were solvent-annealed with binary mixtures of cyclohexane and n-hexane, the morphological transition from the perforated lameallae to the perpendicularly-oriented lamellae of poly(1,4-butadiene) could be induced by changing the mixing ratio of both solvents. We also demonstrated that after microdomians of poly(1,4-butadiene) were successfully degraded by UV-$O_3$, linear poly(dimethyl siloxane) chains were back-filled into the etched regions of the thin film and then converted to silica nano-objects by oxygen plasma treatments.

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과제정보

연구 과제 주관 기관 : Dankook University

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