[發(fā)明專利]一種用于構(gòu)筑高強(qiáng)度膠體光子晶體的乳液的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011638547.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112812244A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳蘇;卿仁坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州國納思新材料科技有限公司;南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F285/00
• 分類號(hào): C08F285/00;C08F257/02;C08F218/08;C08F222/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)筑高強(qiáng)度膠體光子晶體的乳液的制備方法，所述的乳液的乳膠粒為核殼結(jié)構(gòu)的微球——聚醋酸乙烯酯包裹的聚苯乙烯膠體微球(P(St?MA)@PVAc)，在聚醋酸乙烯酯(PVAc)和聚苯乙烯(PS)之間通過馬來酸酐作為橋接單體使得苯乙烯(St)與醋酸乙烯酯(VAc)共聚。制備出的膠體微球其特征尺寸在180?300nm之間，多分散性指數(shù)(PDI)小于5％。得益于PVAc的低玻璃化溫度及其可做粘合劑使用，構(gòu)建出的膠體光子晶體具有較高的強(qiáng)度與附著力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)筑高強(qiáng)度膠體光子晶體的乳液的制備方法。

背景技術(shù)

光子晶體是一種介電常數(shù)周期性變化的材料，有與具備可操縱、調(diào)控光的的能力而被廣泛關(guān)注。1999年，美國Science雜志將光子晶體列為了未來科學(xué)的6大研究熱點(diǎn)之一。通過膠體微球的有序堆積，可以構(gòu)建出禁帶位于可見光范圍的膠體光子晶體，其被廣泛用于化學(xué)與生物傳感器，全色顯示、生物檢測(cè)等領(lǐng)域。最常用于構(gòu)建膠體光子晶體的通常是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、二氧化硅(SiO₂)、聚苯乙烯(PS)等硬質(zhì)單球。這類硬質(zhì)單球組裝出的膠體光子晶體由于小球之間相互作用力弱而容易被外環(huán)境破壞。這限制了膠體微球的進(jìn)一步的應(yīng)用，也難以滿足膠體微球在實(shí)際應(yīng)用中的需求。

為了提高膠體光子晶體的強(qiáng)度，最常用的方式在于在微球之間引入氫鍵作用，如在微球表面接枝氨基，羧基等功能性基團(tuán)，提高微球間的相互作用力，但這種方式的增強(qiáng)效果有限。或是在微球間填充粘性物質(zhì)，但由于填充物質(zhì)折射率往往比空氣更高，使得膠體光子晶體的禁帶紅移至可見光范圍外，造成結(jié)構(gòu)色消失。這些方式中，膠體光子晶體在微觀結(jié)構(gòu)中依舊是由單個(gè)獨(dú)立微球構(gòu)建成。如何構(gòu)建出具備整體高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的光子晶體依舊是個(gè)挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種粒徑可控的，簡(jiǎn)單易操作的構(gòu)筑高強(qiáng)度膠體光子晶體的乳液的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用于構(gòu)筑高強(qiáng)度膠體光子晶體的乳液的制備方法，其具體步驟如下：

a.將苯乙烯單體St先用堿液進(jìn)行清洗，再用無水氯化鈣進(jìn)行干燥；

b.將步驟a清洗干燥過的St、碳酸氫鈉NaHCO₃、非離子表面活性劑和去離子水?dāng)嚢杈鶆颍?/p>

c.將步驟b得到的溶液加入到容器中，機(jī)械攪拌，全程氮?dú)獗Ｗo(hù)；

d.加熱至75～95℃溫度；

e.加入引發(fā)劑，引發(fā)聚合反應(yīng)，反應(yīng)0.5～3h后降溫至60～70℃；

f.在溫度為60～70℃時(shí)，加入馬來酸酐MA，反應(yīng)10～30min；

g.加入醋酸乙烯酯單體(VAc)；

h.反應(yīng)20～60min后，補(bǔ)加引發(fā)劑；

i.繼續(xù)反應(yīng)1～5h后停止加熱，將所得乳液用濾布進(jìn)行過濾，除去反應(yīng)中生成的凝膠，最終得到用于構(gòu)筑高強(qiáng)度膠體光子晶體的乳液。

優(yōu)選步驟a中所述的堿液為氫氧化鈉水溶液或氫氧化鉀水溶液中的一種或兩種；堿液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5～10％。

優(yōu)選步驟b中所述的非離子表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP k-30)、壬基酚乙氧基化物(CO 897)、聚乙二醇或壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)中的一種或多種混合物。

優(yōu)選步驟b中所述的St、非離子表面活性劑、NaHCO₃、H₂O的質(zhì)量比為1：(0.02～0.06)：(0.007～0.04)：(3～15)。

優(yōu)選步驟c中所述的機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為170～320rpm。

優(yōu)選步驟e中所述的引發(fā)劑為過硫酸銨(APS)或過硫酸鉀(KPS)中的一種或兩種混合物。