[發明專利]一種乳液有序自組裝制備光子晶體材料的方法

有效

• 申請號: 202010153649.2
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111363189B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 宋東坡;陳曦;李悅生
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J3/12;C08J3/03;C09B69/10;C08L53/00;C08L87/00;C08L83/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

1.一種乳液有序自組裝制備光子晶體材料的方法；包括以下步驟：

(1)將兩親性支化嵌段聚合物溶于與水不相溶的有機溶劑中，形成聚合物溶液；將聚合物溶液加入到去離子水中或含有表面活性劑的水溶液中，由于相分離而形成分層的油水兩相溶液；

或者，將聚合物溶液采用乳化技術的方式進行乳化，使聚合物溶液作為分散相形成分布于水中的微米級大小的液滴；

(2)將步驟(1)中得到的油水兩相溶液或分布于水中的微米級大小的液滴收集在容器中，在0～60℃、5％～80％相對濕度(RH)的條件下，使有機溶劑揮發完全，在揮發過程中由于自發的反相乳化而形成水包油包水的雙乳液，其中油相中納米水滴自組裝后得到具有有序多孔結構的固體光子晶體材料。

2.如權利要求1所述的方法，其特征是兩親性支化嵌段聚合物包括但不限于星型、超支化和刷型聚合物；兩親性支化嵌段聚合物的化學結構特征為在同一分子鏈中含有親水長支鏈和親油長支鏈的支化聚合物，親水嵌段的種類為所有具有親水性的聚合物，親油嵌段的種類為所有具有親油性聚合物，支化嵌段共聚物親水和親油嵌段的主鏈聚合度(DP)分別為5～200個重復單元，親水性和親油性支鏈聚合度(DP)分別為10～200個重復單元。

3.如權利要求1所述的方法，其特征是所述兩親性支化嵌段聚合物的支鏈組成包括但不限于聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PS-b-PEO)、聚丙烯酸叔丁酯-b-聚乙二醇(PtBA-b-PEO)、聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PDMS-b-PEO)、聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚乙二醇(PMMA-b-PEO)、聚丙烯酸甲酯-b-聚乙二醇(PMA-b-PEO)、聚丙烯腈-b-聚乙二醇(PAN-b-PEO)、聚乳酸-b-聚乙二醇(PLA-b-PEO)、聚ε-己內酯-b-聚乙二醇(PCL-b-PEO)、聚乙烯-b-聚乙二醇(PE-b-PEO)、聚丙烯-b-聚乙二醇(PP-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)、聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸(PDMS-b-PMAA)、聚二甲基硅氧烷-b-聚乙烯基吡咯烷酮(PDMS-b-PVP)、聚苯乙烯-b-聚-4-乙烯基吡啶(PS-b-P4VP)、聚苯乙烯-b-聚-2-乙烯基吡啶(PS-b-P2VP)、聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PS-b-PDMS-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚丙烯酸叔丁酯-b-聚乙二醇(PS-b-PtBA-b-PEO)、聚丙烯酸叔丁酯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚乙二醇(PtBA-b-PDMS-b-PEO)或聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯-b-聚乙二醇(PMMA-b-PS-b-PEO)的具有兩親性的二嵌段、三嵌段以及多嵌段聚合物。

4.如權利要求1所述的方法，其特征是所述有機溶劑為所有與水不互溶的有機溶劑，包括但不限于甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、正己烷或二甲苯。

5.如權利要求1所述的方法，其特征是所述兩親性支化嵌段聚合物在有機溶劑中的質量濃度為0.1wt％～10wt％。

6.如權利要求1所述的方法，其特征是聚合物溶液占水相的體積百分比為1％～35％。

7.如權利要求1所述的方法，其特征是所述去離子水中含有表面活性劑的質量濃度為0.1wt％～10wt％，表面活性劑包括CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)、SDS(十二烷基硫酸鈉)、PVA(聚乙烯醇)。

8.如權利要求1所述的方法，其特征是步驟(2)乳化技術包括SPG(Shirasu PorousGlass)膜乳化、微流控或機械力震蕩方式。

9.采用權利要求1的方法制備得到的光子晶體材料，其特征是光子晶體材料顆粒直徑范圍為0.5～200μm，材料的有序多孔結構中孔直徑大小為10～500nm；材料反射光波長范圍為380～780nm。

10.如權利要求9所述的材料，其特征是所述多孔結構的晶體排列方式包括面心立方排列結構(FCC)、體心立方排列結構(BCC)、密排六方結構(HCP)和無定型結構。