Synthesis and Solution Self-Assembly of Hetero-Arm Polymers Based on POSS

Abstract

블록 공중합체는 수용액 상에 자기 조립을 통하여 고분자 입방결정 구조가 형성되는 것이 재미있는 현상이다. 형상되는 고분자 입방결정 구조가 안쪽에 워터 채널이 존재하는 3차원적인 다공재료로 이용할 수 있다. 고분자의 아키텍처 구조가 자기 조립에 영향을 미칠 수 있는데, 본 연구에 정육면체 구조를 가지는 케이지 본자인 포스(POSS)를 이용하여 케이지의 코너에서 폴리에틸렌글라이콜(PEG) 블록과 폴리스타이렌(PS)를 정확하게 도입 시키어 새로온 아키텍처 구조를 가지는 블록 공종합체를 합성하였다. 블록 공중합체의 분자량, 화학적인 구조 그리고 용매를 조절하면서 수용액 자기 조립 실험을 진행하여 보았다. 결론적으로 고분자 재료로 쓰일 수 있는 고분자 입방결정을 얻었고, 포스 케이지가 수용액 자기 조립에 미치는 영향을 분석하였다.

Self-assembly of block copolymers to give cubosome structures is an emerging phenomenon, which could provide new polymeric mesoporous materials with a three-dimensionally organized internal maze of large water channels. The architecture of block copolymers critically influences the self-assembled structure. Here we designed and synthesized a series of hetero-arm block copolymers PEG7-POSS-nPS (n = 1, 2) whose arms are precisely arranged on a T8 polyhedral oligomeric silsequioxane (POSS), an inorganic cage that can be asymmetrically functionalized to host structural modules to provide a variety of spatial and chemical environments. The synthesis begins with the POSS compound with one hydroxylethyl and seven vinyl pendant groups. Seven polyethylene glycol (PEG) arms are introduced to the vinyls through thiol-ene reaction, then the hydroxyl group is converted to alkyne for subsequent grafting of polystyrene (PS) arm onto POSS. By adjusting the molecular weight of polystyrene or composition of the solvent, a series of block copolymers PEG7-POSS-nPS self-assemble into the desired structures, which range from vesicles to polymer sponges, polymer cubosomes and aggregated colloids. The resulting block copolymers might provide diversities of chemical structures of block copolymers in the creation of complex nanostructures by self-assembly.