高-x兩嵌段共聚物的制備、純化和使用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高-X(“chi”)兩嵌段共聚物的制備和純化。此類共聚物包含兩個具有明顯不同的相互作用參數(shù)的聚合物片段(“嵌段”)，并可用于定向自組裝應用中。
【專利說明】高-x兩嵌段共聚物的制備、純化和使用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高_X( "chi"）兩嵌段共聚物的制備和純化。此類共聚物包含兩個具 有明顯不同的相互作用參數(shù)的聚合物片段（"嵌段"），并可用于定向自組裝應用中。
【背景技術(shù)】
[0002] 定向自組裝（DSA)是包含相異且不混雜的嵌段的兩嵌段共聚物（BCP)自分離成均 勻嵌段的結(jié)構(gòu)域的技術(shù)。這些結(jié)構(gòu)域可產(chǎn)生隨機圖案，或被定向時，產(chǎn)生由每個嵌段的分子 量決定的明確限定且高度規(guī)則的結(jié)構(gòu)。DSA提供極?。?0nm下的特征）的能力使該技術(shù)很 快被考慮作為用于集成電路生產(chǎn)和半導體制造加工的可行性選擇。
[0003] DSA還作為用于制備具有獨特表面物理特性的納米結(jié)構(gòu)化表面的方法來研究?？?能的應用包括由于摻入納米結(jié)構(gòu)并為獨特的化學催化劑提供位點而改變表面的疏水性。 DSA在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有廣闊的應用前景，其包括：藥物遞送；蛋白質(zhì)純化、檢測和遞送；基 因轉(zhuǎn)染；抗菌或防污材料；以及細胞模擬化學。
[0004] 自組裝的能力取決于Flory-Huggins相互作用參數(shù)（X)。較高的X值允許較低分 子量聚合物組裝，導致較小的嵌段結(jié)構(gòu)域，并因此導致較小的特征尺寸，因為形成片層的兩 嵌段共聚物的天然特征間距（L。）與聚合度成比例。還允許較大的熱力學驅(qū)動力以定向組 裝到有物理或化學差異的表面上。為滿足諸如磁存儲器和半導體器件的應用的需要，目前 許多努力已旨在實現(xiàn)長程有序的良好特征配準，以及具有極少缺陷的精確圖案位置。例如， 聚苯乙烯/聚（甲基丙烯酸甲酯）兩嵌段共聚物的薄膜可由稀釋的甲苯溶液旋轉(zhuǎn)澆注，然 后退火，以在聚苯乙烯基質(zhì)中形成聚（甲基丙烯酸甲酯）柱的六邊形陣列（K. W. Guarini等 人，Adv. Mater. 2002,14,第18期，1290-4)。還使用PS-b-PMMA在化學納米圖案化基底上形 成平行線圖案（S. 0· Kim 等人，Nature，2003,424,411-4)。
[0005] 盡管已經(jīng)提出了在通過定向自組裝形成圖案時使用兩嵌段共聚物與一種或多種 相應均聚物的共混物（例如，US 2008/0299353)，但據(jù)信可能有利的是使用基本上不含均 聚物雜質(zhì)的嵌段共聚物，使得此類共混物的組成能夠被更精確地控制。然而，在不借助于復 雜的時間和資源密集型工序或犧牲收率的情況下，可能非常難以實現(xiàn)期望的兩嵌段共聚物 的純度水平。試圖實現(xiàn)該期望的最終結(jié)果的例子公開于US 7, 521，094 ;US2008/0093743 ; US 2008/0299353 ;US 2010/0294740;和 W02011/151109。然而，這些程序均不產(chǎn)生適用于 DSA應用的產(chǎn)物。
[0006] 因此，仍然需要用于將均聚物雜質(zhì)與相應兩嵌段共聚物分離的可擴展性工藝。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的一個方面是第一組合物，其包含嵌段共聚物，其中所述嵌段共聚物包 含：
[0008] a)衍生自單體1的聚合的第一嵌段，
[0009]
【權(quán)利要求】
1.方法，包括： a) 在第一溶劑中處理聚合物混合物，所述聚合物混合物包含兩嵌段共聚物，聚（單體 l)-b_聚（單體2)，以及選自聚（單體1)和聚（單體2)的至少一種均聚物； b) 向所述聚合物混合物中加入第二溶劑以形成： -包含所述兩嵌段共聚物的膠束，和 -包含聚（單體1)和聚（單體2)中的至少一種的溶液； c) 引導膠束聚集以形成可分離的顆粒；以及 d) 將所述顆粒從所述包含聚（單體1)和聚（單體2)中的至少一種的溶液中分離， 其中聚（單體l)-b-聚（單體2)包含衍生自單體1的聚合的第一嵌段，
其中X為Η或甲基，R選自烷基和部分氟化的烷基基團，其任選地被羥基或受保 護的羥基基團取代并任選地包含醚鍵；和C3-C8環(huán)烷基基團；和 共價連接到所述第一嵌段的第二嵌段，其中所述第二嵌段衍生自單體2的聚合，
其中Ar為吡啶基基團、苯基基團或包含取代基的苯基基團，所述取代基選自：羥基、受 保護的羥基、乙酰氧基、q-C；烷氧基基團、苯基、取代的苯基、-SiR' 3和-0C (0) OR'，其中R' 選自烷基基團。
【文檔編號】C08J3/09GK104105729SQ201380008727
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月10日
【發(fā)明者】W.B.法恩哈姆, M.T.舍希漢, H.特蘭六世 申請人:納幕爾杜邦公司