Synthesis of ABA type triblock copolymers by ring opening polymerization and investigation of the structure property behavior of the copolymers

Abstract

Farklı orta blok ve uç blok uzunluklarına sahip poli(kaprolakton)-polidimetilsilikon-poli(kaprolakton) (PCL-PDMS-PCL) ve poli(kaprolakton)-poli(etilen oksit)-poli(kaprolakton) (PCL-PEO-PCL) üç bloklu kopolimerleri sentezlendi ve karakterize edildi. Orta blok ve uç blok uzunluğunun mikrofaz ayrımına, poli(kaprolakton) kristallenmesine ve polimerin yüzey özelliklerine olan etkileri araştırıldı. Malzemelerin karakterizasyonu için atomik kuvvet mikroskopu (AFM), optik mikroskopu (OM), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve X-ışını kırınımı (XRD) teknikleri uygulandı. PCL-PDMS-PCL kopolimerleri çok iyi mikrofaz ayrımı gösterdi. Mikrofaz ayrımının hem PCL hem de PDMS bloklarının uzunluğuna bağlı olduğu anlaşıldı. PDMS zincirlerinin ortalama molekül ağırlığı arttıkça kopolimer yüzeylerinin su iticiliğinin arttığı gözlemlendi. PCL bloklarının kristallenmesi PDMS orta bloğundan etkilendi ve bu durum OM ve XRD analizleriyle gösterildi. İki tane kristalleşebilen blok varlığından dolayı, PCL-PEO-PCL kopolimerleri yarışmalı kristallenme gösterdiler. Bu özellikten dolayı DSC ile çoklu erime noktaları tespit edildi. PCL uç bloklarının kristallenmesi, PEO orta bloğunun kristallenmesini baskıladı ve XRD ve OM analizleriyle gösterildiği gibi bu etki PCL fraksiyonu arttıkça daha da arttı.

Poly(?-caprolactone)?polydimethylsiloxane?poly(?-caprolactone) (PCL-PDMS-PCL) and poly(?-caprolactone)-poly(ethylene oxide)-poly(?-caprolactone) (PCL-PEO-PCL) triblock copolymers having a wide range of mid-block and end-block lengths (1000 ? 32000 g/mol) were synthesized by the ring-opening polymerization of caprolactone using functionally terminated PDMS and PEO oligomers.Effect of the polymer composition and the average lengths of the mid and end blocks on;(i)extent of microphase separation and polymer morphology,(ii)crystallization of PCL segments(iii)thermal properties of copolymers and(iv)surface properties of the polymers, were investigated.Materials were characterized by FTIR spectroscopy, gel permeation chromatography (GPC), atomic force microscopy (AFM), temperature-dependent optical microscopy (OM), X-Ray Diffraction analyses (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and static water contact angle measurements. PCL-PDMS-PCL copolymers displayed well microphase separated morphologies. The extent of microphase separation was strongly dependent on the lengths of both PCL and PDMS segments. It was seen that the hydrophobicity of the copolymer surfaces was enhanced with increasing PDMS molecular weight. Crystallization of PCL blocks was affected by the amount and the molecular weight of the PDMS mid-block as revealed by DSC, OM and XRD analyses. PCL-PEO-PCL copolymers exhibited competitive crystallization due to presence of two crystallizable segments within the same copolymer. DSC analysis showed the presence of different crystal structures which were reflected as multiple melting peaks in the thermograms. PCL end-blocks overwhelmed the crystallization of PEO mid-block and the extent of suppression of PEO crystallization increased with increasing PCL fraction as determined by XRD and OM.