[發(fā)明專利]可在油性樹脂中磁組裝為高色彩飽和度光子晶體的單分散核殼粒子的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110223777.4
• 申請(qǐng)日: 2021-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN112920353B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 官建國;蒲宇洋;羅巍;馬會(huì)茹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F292/00
• 分類號(hào): C08F292/00;C08F271/02;C08F222/14;C08F222/20
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

本發(fā)明涉及光子晶體材料領(lǐng)域，具體涉及一種可在油性樹脂中磁組裝為高色彩飽和度光子晶體的單分散核殼粒子的制備方法，包括以下步驟：(1)將磁性粒子與油性可聚合殼層原料、引發(fā)劑、分散介質(zhì)溶劑混合均勻，得到預(yù)聚液；(2)將預(yù)聚液通過攪拌光固化、攪拌熱固化或磁熱中的至少一種方式引發(fā)聚合，使聚合物包覆在磁性粒子表面。與現(xiàn)有類似產(chǎn)品比較，本發(fā)明利用通過攪拌光固化或攪拌熱固化法或磁熱法制備了一種在油性樹脂中可磁致變色的單分散核殼粒子，解決了磁性光子晶體材料在油性樹脂中峰寬過寬的問題，其可作為填料分散于油性樹脂中，并在不同的外加磁場(chǎng)作用下衍射出出高色彩飽和度的結(jié)構(gòu)色，其所衍射光譜最窄半峰寬可在30nm以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光子晶體材料領(lǐng)域，具體涉及一種可在油性樹脂中磁組裝為高色彩飽和度光子晶體的單分散核殼粒子的制備方法。

背景技術(shù)

一維磁性光子晶體由于其獨(dú)特的周期性結(jié)構(gòu)，在光的折射或衍射與外加磁場(chǎng)作用下會(huì)產(chǎn)生了亮麗的結(jié)構(gòu)色。在改變施加磁場(chǎng)強(qiáng)度的同時(shí)，分散于液體中的磁性納米核殼粒子晶格間距會(huì)隨之發(fā)生改變，從而衍射出不同波段的結(jié)構(gòu)色。而其具有直徑納米級(jí)別的殼核結(jié)構(gòu)有利于提高光子晶體對(duì)光的調(diào)制分辨率。除此之外，這種磁性納米核殼粒子制作簡(jiǎn)便，色彩飽和度高，因此其在節(jié)能顯示、布拉格反射體、微環(huán)境傳感和成像等領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了誘人的應(yīng)用前景。

但是迄今發(fā)展的可磁組裝為一維磁性光子晶體的核殼粒子，其外層僅限于少數(shù)幾種材料，包括SiO₂、碳、聚電解質(zhì)、聚乙烯吡咯烷酮等。而由于殼層物質(zhì)對(duì)水有較大的親和力，導(dǎo)致它們一般只能在少數(shù)極性較強(qiáng)的親水性溶液或單體中磁致變色，而無法在大多數(shù)極性較低的油性聚合物單體或樹脂中磁致變色，比如大多數(shù)油性丙烯酸酯、環(huán)氧、聚氨酯樹脂等。而這類油性聚合物單體或樹脂往往是涂料、油墨、膠粘劑等領(lǐng)域中常用的原料。而往往包覆有親油性殼層材料的一維光子晶體由于制備工藝的問題通常會(huì)具有較寬的半峰寬，半峰寬與它們衍射出的顏色飽和度密切相關(guān)，較窄的半峰寬通常代表更高的色彩飽和度或純度，更有利于與顯色有關(guān)的應(yīng)用。因此，現(xiàn)階段發(fā)展能夠在油性樹脂中擁有磁致變色能力的高飽和度磁性光子晶體成為了一種趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可在油性樹脂中磁組裝為高色彩飽和度光子晶體的單分散核殼粒子的制備方法，采用攪拌光固化或攪拌熱固化或磁熱的方法，制備工藝簡(jiǎn)單，易于調(diào)節(jié)，能有效避免反應(yīng)過程中半峰寬的寬化問題，制備出同時(shí)具有高飽和度及油性的光子晶體的單分散核殼粒子，可分散于油性樹脂中，并在外加磁場(chǎng)下衍射出高飽和度的結(jié)構(gòu)色。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的所采用的方案是：一種可在油性樹脂中磁組裝為高色彩飽和度光子晶體的單分散核殼粒子的制備方法，包括以下步驟：(1)將磁性粒子與油性可聚合殼層原料、引發(fā)劑、分散介質(zhì)溶劑混合均勻，得到預(yù)聚液；

(2)將預(yù)聚液通過攪拌光固化、攪拌熱固化或磁熱中的至少一種方式引發(fā)聚合，使聚合物包覆在磁性粒子表面，反應(yīng)完成后，得到所述可在油性樹脂中磁組裝為高色彩飽和度光子晶體的單分散核殼粒子。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中，包含有磁性粒子的預(yù)聚液能隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而改變結(jié)構(gòu)色，磁性粒子在預(yù)聚液中的濃度為0.1-200mg/mL，所述磁性粒子至少含有鐵、鈷、鎳中的任意一種元素。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中，油性可聚合殼層原料中至少包含一種帶有酯類基團(tuán)的油性單體或預(yù)聚體；在室溫下，所述油性可聚合殼層原料在水中的溶解度小于3g/100mL，所述油性可聚合殼層原料在預(yù)聚液中的濃度為0.01-1.0mmol/mL。

優(yōu)選地，所述步驟(1)中，引發(fā)劑為光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑，所述引發(fā)劑的用量為油性可聚合殼層原料的摩爾量的0.5％-10％；分散介質(zhì)溶劑為二甲亞砜、N、N二甲基甲酰胺、醇類、水、醇醚類、鹵代烴、乳酸乙酯中的至少一種。

優(yōu)選地，所述步驟(2)中，采用攪拌光固化或攪拌熱固化引發(fā)聚合時(shí)，攪拌速度為50-500轉(zhuǎn)/分。