高-x两嵌段共聚物的制备、纯化和使用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及高-X(“chi”)两嵌段共聚物的制备和纯化。此类共聚物包含两个具有明显不同的相互作用参数的聚合物片段(“嵌段”)，并可用于定向自组装应用中。
【专利说明】高-x两嵌段共聚物的制备、纯化和使用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高_X( "chi"）两嵌段共聚物的制备和纯化。此类共聚物包含两个具 有明显不同的相互作用参数的聚合物片段（"嵌段"），并可用于定向自组装应用中。
【背景技术】
[0002] 定向自组装（DSA)是包含相异且不混杂的嵌段的两嵌段共聚物（BCP)自分离成均 匀嵌段的结构域的技术。这些结构域可产生随机图案，或被定向时，产生由每个嵌段的分子 量决定的明确限定且高度规则的结构。DSA提供极小（20nm下的特征）的能力使该技术很 快被考虑作为用于集成电路生产和半导体制造加工的可行性选择。
[0003] DSA还作为用于制备具有独特表面物理特性的纳米结构化表面的方法来研究。可 能的应用包括由于掺入纳米结构并为独特的化学催化剂提供位点而改变表面的疏水性。 DSA在生物医学领域具有广阔的应用前景，其包括：药物递送；蛋白质纯化、检测和递送；基 因转染；抗菌或防污材料；以及细胞模拟化学。
[0004] 自组装的能力取决于Flory-Huggins相互作用参数（X)。较高的X值允许较低分 子量聚合物组装，导致较小的嵌段结构域，并因此导致较小的特征尺寸，因为形成片层的两 嵌段共聚物的天然特征间距（L。）与聚合度成比例。还允许较大的热力学驱动力以定向组 装到有物理或化学差异的表面上。为满足诸如磁存储器和半导体器件的应用的需要，目前 许多努力已旨在实现长程有序的良好特征配准，以及具有极少缺陷的精确图案位置。例如， 聚苯乙烯/聚（甲基丙烯酸甲酯）两嵌段共聚物的薄膜可由稀释的甲苯溶液旋转浇注，然 后退火，以在聚苯乙烯基质中形成聚（甲基丙烯酸甲酯）柱的六边形阵列（K. W. Guarini等 人，Adv. Mater. 2002,14,第18期，1290-4)。还使用PS-b-PMMA在化学纳米图案化基底上形 成平行线图案（S. 0· Kim 等人，Nature，2003,424,411-4)。
[0005] 尽管已经提出了在通过定向自组装形成图案时使用两嵌段共聚物与一种或多种 相应均聚物的共混物（例如，US 2008/0299353)，但据信可能有利的是使用基本上不含均 聚物杂质的嵌段共聚物，使得此类共混物的组成能够被更精确地控制。然而，在不借助于复 杂的时间和资源密集型工序或牺牲收率的情况下，可能非常难以实现期望的两嵌段共聚物 的纯度水平。试图实现该期望的最终结果的例子公开于US 7, 521，094 ;US2008/0093743 ; US 2008/0299353 ;US 2010/0294740;和 W02011/151109。然而，这些程序均不产生适用于 DSA应用的产物。
[0006] 因此，仍然需要用于将均聚物杂质与相应两嵌段共聚物分离的可扩展性工艺。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个方面是第一组合物，其包含嵌段共聚物，其中所述嵌段共聚物包 含：
[0008] a)衍生自单体1的聚合的第一嵌段，
[0009]
【权利要求】
1.方法，包括： a) 在第一溶剂中处理聚合物混合物，所述聚合物混合物包含两嵌段共聚物，聚（单体 l)-b_聚（单体2)，以及选自聚（单体1)和聚（单体2)的至少一种均聚物； b) 向所述聚合物混合物中加入第二溶剂以形成： -包含所述两嵌段共聚物的胶束，和 -包含聚（单体1)和聚（单体2)中的至少一种的溶液； c) 引导胶束聚集以形成可分离的颗粒；以及 d) 将所述颗粒从所述包含聚（单体1)和聚（单体2)中的至少一种的溶液中分离， 其中聚（单体l)-b-聚（单体2)包含衍生自单体1的聚合的第一嵌段，
其中X为Η或甲基，R选自烷基和部分氟化的烷基基团，其任选地被羟基或受保 护的羟基基团取代并任选地包含醚键；和C3-C8环烷基基团；和 共价连接到所述第一嵌段的第二嵌段，其中所述第二嵌段衍生自单体2的聚合，
其中Ar为吡啶基基团、苯基基团或包含取代基的苯基基团，所述取代基选自：羟基、受 保护的羟基、乙酰氧基、q-C；烷氧基基团、苯基、取代的苯基、-SiR' 3和-0C (0) OR'，其中R' 选自烷基基团。
【文档编号】C08J3/09GK104105729SQ201380008727
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年2月11日 优先权日:2012年2月10日
【发明者】W.B.法恩哈姆, M.T.舍希汉, H.特兰六世 申请人:纳幕尔杜邦公司