ABSTRACT
I. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 II. Introduction to the Microphase Diagrams of Amorphous Block Copolymers . . . . . . . . . 304 III. NSCFT of Amorphous Block Copolymers and Blends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
A. General Theory for Gaussian-Like Chains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 B. Numerical Self-Consistent Field Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 C. Finding the Equilibrium Morphology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 D. Unit Cells and Unit Cell Approximations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
IV. Weak and Strong Segregation Theories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 A. Weak Segregation Theories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 B. Strong Segregation Theories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
V. Conformational Symmetry and Asymmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317 VI. Microphases and Microdomains of Neat Copolymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
A. Microphase Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 B. Domain Sizes and Density Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 C. Dominant Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
VII. Fluctuations and Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 A. Theory of Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 B. Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
VIII. Polymer-Polymer Blends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 A. Copolymer-Copolymer Blends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 B. Copolymer-Homopolymer Blends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
IX. Copolymer-Solvent Blends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 A. Nonselective Solvent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 B. Selective Solvent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
X. Block Copolymer Micelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 A. Simple Theories of Spherical Micelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 B. Monte Carlo Simulations of Copolymer Micelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 C. Simulations: Size and Shape Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 D. Simulations of Swollen Micelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
XI. Semicrystallizable Diblock Copolymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 XII. Concluding Comments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
CIFE: “dk3116_c009” — 2005/3/4 — 19:18 — page 302 — #2
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
I. INTRODUCTION
A block copolymer is a macromolecule that is composed of distinct sections of different chemical species that are chemically bonded together to form a single molecule. The simplest kind is a diblock copolymer, with two blocks, such as poly(styrene)–b-poly(isoprene), or PS-b-PI. A general label for a diblock copolymer is A-b-B, or simply AB. There are also triblock copolymers that can contain either two or three different species, for example, ABA or ABC, linear multiblocks, for example, ABAB. . ., and more complicated architectures, such as starblocks or graft copolymers. These are illustrated schematically in Figure 1.
