Orienting cylindrical microdomains in polystyrene-b-poly(ethylene-co-butylene)-b-polystyrene triblock copolymer/diluent sheet by application of temperature gradient

• Autorzy: Yamanaka R. , Shimizu N. , Igarashi N. , Takagi H. , Sakurai S.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.812

Warianty tytułu

PL

Orientowanie cylindrycznych mikrodomen w kompozycjach trójblokowego kopolimeru polistyren-b-poli(etylen-co-butylen)-b-polistyren z rozcieńczalnikiem za pomocą gradientu temperatury

• Konferencja: International Conference “X-Ray investigations of polymer structure” (10 ; 06–09.12.2016 ; Ustroń, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The cylinder-forming polystyrene-b-poly(ethylene-co-butylene)-b-polystyrene (SEBS) triblock copolymer with a volume fraction of polystyrene (PS) equal to 0.16 was investigated. The orientation of cylindrical microdomains in SEBS/diluent sheet by application of temperature gradient were studied using small-angle X-ray scattering (SAXS). Dioctyl phthalate (DOP) was used as a diluent, which selectively dissolves SEBS, being a good solvent for PS but a poor solvent for poly(ethylene-co-butylene) (PEB). Due to this selectivity, a lamellar morphology was found at lower temperature (Tcold) for specimens with ­SEBS/DOP ratio of 6/4 and 7/3. It was further revealed that the morphology changed to be cylindrical at higher temperature (Thot). The order-order transition temperature (TOOT) was found to be 100 °C for both compositions, although a coexistence of lamellae and cylinders in a much wider temperature range was observed for the composition with SEBS/DOP = 7/3 as compared to the composition with SEBS/DOP = 6/4. These results indicate that the diluent selectivity of solubility at lower temperatures is suppressed at higher temperatures. For the specimen with SEBS/DOP = 6/4 the order-disorder transition temperature (TODT) was found to be 152.0 °C. The cylindrical morphology was found near the cold wall of the sample holder, even though the lamellar phase should be stable because the cold temperature was below TOOT. This result implies that the temperature gradient may destabilize the lamellar phase. The cylinders in the confined space under the temperature gradient are considered to accommodate well. Both of the spacing and the cylinder radius was found to be larger as the position of the specimen irradiated by the incident X-ray beam was closer to the cold sidewall of the temperature gradient sample cell.

PL

Do badań użyto kopolimeru blokowego polistyren-b-poli(etylen-co-butylen)-b-polistyren (SEBS), w którym ułamek objętościowy polistyrenu (PS) wynosił 0,16. Metodą rozpraszania promieni rentgenowskich pod małymi kątami (SAXS) oceniano zmiany orientacji cylindrycznych mikrodomen w kompozycjach SEBS/rozcieńczalnik po zastosowaniu gradientu temperatury. Jako rozcieńczalnik stosowano ftalan dioktylu (DOP), który wykazuje selektywność rozpuszczania SEBS – dobra rozpuszczalność PS, a słaba poli(etylenu-co-butylenu) (PEB). Z powodu tej selektywności, w przypadku próbek o stosunku SEBS/DOP wynoszącym 6/4 i 7/3, w niższej temperaturze (Tcold) stwierdzono morfologię lamelarną. Stwierdzono też, że w wyższej temperaturze (Thot) morfologia zmieniała się w cylindryczną. Temperatura przemiany porządek-porządek (TOOT) w obu kompozycjach wynosiła 100°C, chociaż współistnienie lameli i cylindrów w znacznie szerszym zakresie temperatury stwierdzono w przypadku kompozycji SEBS/DOP = 7/3 w porównaniu z kompozycją SEBS/DOP = 6/4. Wyniki te wskazują, że w wyższej temperaturze selektywność rozpuszczania jest stłumiona. Stwierdzono też, że w próbce SEBS/DOP = 6/4 temperatura przemiany porządek-nieporządek (TODT) wynosi 152,0 °C. W pobliżu zimnej ściany uchwytu próbki, której temperatura była niższa niż TOOT, zaobserwowano morfologię cylindryczną, chociaż spodziewano się stabilnej fazy lamelarnej. Oznacza to, że gradient temperatury może destabilizować fazę lamelarną. Uważa się, że w ograniczonej przestrzeni w warunkach gradientu temperatury lepsze dopasowanie jest możliwe w przypadku cylindrów. W miarę obniżania temperatury zarówno rozstaw, jak i promienie cylindrów stają się większe.

Słowa kluczowe

EN

polystyrene-b-poly(ethylene-co-butylene)-b-polystyrene triblock copolymer; diluent; cylindrical microdomains; perpendicular orientation; temperature gradient; small-angle X-ray scattering

PL

kopolimer polistyren-b-poli(etylen-co-butylen)-b-polistyren; rozcieńczalnik; cylindryczne mikrodomeny; orientacja prostopadła; gradient temperatury; metoda rozpraszania promieni rentgenowskich pod małymi kątami

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 11-12
• Strony: 812--820
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Yamanaka R.

• Kyoto Institute of Technology, Department of Biobased Materials Science, Matsugasaki, Sakyo-ku, Kyoto 606-8585, Japan

autor

Shimizu N.

• Institute of Materials Structure Science, Photon Factory, High Energy Accelerator Research Organization, Oho 1-1, Tsukuba, Ibaraki 305-0801, Japan

autor

Igarashi N.

• Institute of Materials Structure Science, Photon Factory, High Energy Accelerator Research Organization, Oho 1-1, Tsukuba, Ibaraki 305-0801, Japan

autor

Takagi H.

• Institute of Materials Structure Science, Photon Factory, High Energy Accelerator Research Organization, Oho 1-1, Tsukuba, Ibaraki 305-0801, Japan

autor

Sakurai S.

• Kyoto Institute of Technology, Department of Biobased Materials Science, Matsugasaki, Sakyo-ku, Kyoto 606-8585, Japan

Bibliografia

• [1] Singh G., Yager K.G., Smilgies D.-M. et al.: Macromolecules 2012, 45, 7107. http://dx.doi.org/10.1021/ma301004j
• [2] Xue J., Singh G., Qiang Z. et al.: Nanoscale 2013, 5, 7928. http://dx.doi.org/10.1039/C3NR02821F
• [3] Deguchi M., Kimura G., Shimizu N. et al.: Journal of the Society of Materials Science Japan 2017, 66, 7. http://dx.doi.org/10.2472/jsms.66.7
• [4] de Groot S.R., Mazur P.: “Nonequilibrium Thermodynamics”, Dover, New York 1984.
• [5] Sakurai S., Wang Y.-C., Kushiro T.: Chemical Physics Letters 2001, 348, 242. http://dx.doi.org/10.1016/S0009-2614(01)01102-2
• [6] Nambu T., Yamauchi Y., Kushiro T., Sakurai S.: Faraday Discussions 2005, 128, 285. http://dx.doi.org/10.1039/B403108C
• [7] Hashimoto T., Bodycomb J., Funaki Y., Kimishima K.: Macromolecules 1999, 32, 952. http://dx.doi.org/10.1021/ma9815410
• [8] Bodycomb J., Funaki Y., Kimishima K., Hashimoto T.: Macromolecules 1999, 32, 2075. http://dx.doi.org/10.1021/ma981538g
• [9] Sakurai S.: Polymer 2008, 49, 2781. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2008.03.020
• [10] Sakurai S., Bando H., Yoshida H. et al.: Macromolecules 2009, 42, 2115. http://dx.doi.org/10.1021/ma900155n
• [11] Ohnogi H., Isshiki T., Sasaki S., Sakurai S.: Nanoscale 2014, 6, 10 817. http://dx.doi.org/10.1039/C4NR02074J
• [12] Asaoka S., Uekusa T., Tokimori H. et al.: Macromolecules 2011, 44, 7645. http://dx.doi.org/10.1021/ma201119u
• [13] Cui G., Ohya S., Matsutani T. et al.: Nanoscale 2013, 5, 6713. http://dx.doi.org/10.1039/C3NR01491F
• [14] Cui G., Fujikawa M., Nagano S. et al.: Polymer 2014, 55, 1601. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2014.01.060
• [15] Komura M., Yoshitake A., Komiyama H., Iyoda T.: Macromolecules 2015, 48, 672. http://dx.doi.org/10.1021/ma501874z
• [16] Folkes M.J., Keller A.: Polymer 1971, 12, 222. http://dx.doi.org/10.1016/0032-3861(70)90067-4
• [17] Yasuda A., Yamane M., Yamanishi H. et al.: Journal of the Society of Materials Science Japan 2011, 60, 57.
• [18] Shimizu N., Mori T., Igarashi N. et al.: Journal of Physics: Conference Series 2013, 425, 202 008.
• [19] Matsen M.W., Bates F.S.: Macromolecules 1996, 29, 1091. http://dx.doi.org/10.1021/ma951138i
• [20] Owens J.N., Gancarz I.S., Koberstein J.T., Russell T.P.: Macromolecules 1989, 22, 3380. http://dx.doi.org/10.1021/ma00198a032
• [21] Matsushita Y., Momose H., Yoshida Y., Noda I.: Polymer 1997, 38, 149.
• [22] Sakamoto N., Hashimoto T., Kido R., Adachi K.: Macromolecules 1996, 29, 8126. http://dx.doi.org/10.1021/ma9609487
• [23] Sakurai S., Umeda H., Furukawa C. et al.: The Journal of Chemical Physics 1998, 108, 4333. http://dx.doi.org/10.1063/1.475834
• [24] Shibayama M., Hashimoto T., Kawai H.: Macromolecules 1983, 16, 16. http://dx.doi.org/10.1021/ma00235a005
• [25] Hashimoto T., Shibayama M., Kawai H.: Macromolecules 1983, 16, 1093. http://dx.doi.org/10.1021/ma.00241a010