PS-b-PMMA-b-PtBA是一种结构可控、化学可调的ABC三嵌段共聚物,由聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚叔丁基丙烯酸酯(PtBA)三段链段通过共价键连接而成。各链段赋予材料互补的物理化学特性,协同形成硬—中—软三重结构与丰富的微相分离形貌,具备优异的后修饰能力与广泛的功能化应用潜力。
PS作为硬质玻璃态链段,常温下具有高玻璃化转变温度(Tg),为材料提供机械支撑与热稳定性。PMMA呈现中等极性、透明且刚性适中的特性,可作为结构调控层提升薄膜形貌稳定性,其透明性与PS的耐热性共同赋予材料在光学与微纳加工领域的应用优势。PtBA为柔软链段,可通过酸(如三氟乙酸TFA)、热裂解或光化作用脱保护转化为聚丙烯酸(PAA),引入pH响应性、金属螯合性及水溶性增强等特性,转化后的PAA特别适用于构建离子通道、传感膜、水凝胶复合材料及层层自组装结构。
PS、PMMA与PtBA三段间的Flory–Huggins相互作用参数(χ)均较高,导致三段热力学不相容,能够自组装形成丰富的三相微相分离形貌,包括核–壳–冠型胶束、洋葱状层状结构、三相柱状/球状排列及多层薄膜结构。在选择性溶剂中,通常呈现PtBA为柔软外冠、PMMA为中间缓冲层、PS为稳定核心的胶束结构;薄膜体系通过溶剂退火处理可获得高有序纳米域,适用于光刻纳米模板与分离膜材料的制备。
材料具备多维度后修饰能力:PtBA转化为PAA后引入的羧基可作为化学反应位点,PMMA的酯基可通过酯交换或开环反应功能化,PS的苯环结构可通过π–π堆积与芳香分子形成非共价复合结构。基于此,可根据应用需求引入交联点、荧光团、亲水基团或金属载体配位位点,实现功能定制。
该共聚物在纳米压印、光刻辅助薄膜、柔性光学材料、三层纳米胶束、药物载体、金属离子捕获材料、可降解涂层及pH响应性薄膜等领域具有显著优势。凭借结构可控性与化学可调性,其应用延伸至超分辨结构模板、纳米尺度界面调控平台、柔性光学器件、药物缓释系统、金属离子吸附材料及可降解功能涂层等,是一种兼具学术研究价值与工业应用前景的多功能高分子材料。