blockcopolymere

Blockcopolymere sind Makromoleküle, die aus zwei oder mehr unterschiedlichen Polymerblöcken bestehen, die kovalent miteinander verbunden sind. Aufgrund der Unverträglichkeit der Blöcke bilden sie in der festen Phase oder in Lösung mikroskopisch kleine Domänen, die eine periodische Morphologie annehmen können. Typische Architekturen sind diblock- (AB), triblock- (ABA, ABC) und multiblockkopolymere, deren Blöcke unterschiedliche chemische Eigenschaften aufweisen.

Die Blöcke werden meist durch kontrollierte oder living Polymerisationstechniken aufgebaut, wie ATRP, RAFT oder anorganische/anionische Polymerisation. Durch schrittweises Hinzufügen von Monomeren lassen sich Blocklängen und Zusammensetzung präzise steuern.

In der Schmelze oder in löslichen Medien ordnen sich die inkompatiblen Blöcke zu regelmäßigen Nanodomänen an. Das Phasenverhalten hängt von der Flächenanteilen der Blöcke, dem χ-Parameter und der Gesamtpolymerisationsgrad-N ab. Typische Morphologien sind lamellar, zylindrisch, kugelförmig und selten gyroid; die Domänenabstände liegen oft im Bereich von 5 bis 50 Nanometern.

Anwendungen umfassen die lithografische Schablonenbildung in der Nanotechnologie, da Blockkopolymere selbstorganisierte Muster mit sehr feinen Perioden erzeugen können; außerdem werden sie in der kontrollierten Medikamentenabgabe, in Membranen, Sensoren und Energiespeicherkomponenten eingesetzt.

Charakterisierung erfolgt durch Techniken wie Small-Angle X-ray Scattering (SAXS), Transmission Electron Microscopy (TEM) oder Atomic Force Microscopy (AFM); die Molekulargewichte und Blockzusammensetzungen werden typischerweise mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) und NMR bestimmt.