[發明專利]一種pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜及其制備方法和在光學防偽中的應用

在審

• 申請號: 202210429980.1
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114621476A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 林文靜;嚴敬燁;易國斌;潘國懿;李佳鑫;李嘉和;梁梓珊
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L33/14;C08F220/20;C08F220/54;C08F220/34;C08F222/38;G09F3/02
• 代理公司: 佛山市君創知識產權代理事務所(普通合伙) 44675
• 代理人: 張燕玲

1.一種pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟：

(1)利用改良的合成法，在氨水的催化作用下，調節不同的反應條件制備得到具有不同粒徑的單分散性二氧化硅膠體晶體微球，并采用垂直沉積法將其制備成光子晶體模板；

(2)利用犧牲模板法，將甲基丙烯酸羥乙酯、聚合物單體A、聚合物單體B加入引發劑以及交聯劑混合均勻得到預聚液；將預聚液填充至步驟(1)所得光子晶體模板中，光照誘導聚合，去除模板得到具有三維周期性排列結構的pH和溫度雙重刺激響應結構色薄膜。

2.根據權利要求1所述的一種pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述聚合物單體A為丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸N,N-二乙氨基乙酯和聚殼糖中的一種；所述聚合物單體B為N-異丙基丙烯酰胺；所述引發劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、1-羥環己基苯酮或安息香二甲醚；所述交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺或雙丙烯酰胺。

3.根據權利要求1所述的一種pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述調節不同的反應條件是調控氨水的用量為30-50mL，硅酸四乙酯用量為30-60mL，反應溫度為30-45℃，反應時間為2-5h，轉速為500-1500rpm，制備得到的單分散性二氧化硅膠體晶體微球的直徑為180-300nm。

4.根據權利要求1所述的一種pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述光子晶體模板是通過調控二氧化硅膠體晶體微球的自組裝行為，制備出三維結構的光子晶體模板，具體按照以下步驟；利用具有不同粒徑的單分散性二氧化硅膠體晶體微球分散在無水乙醇中，配制質量分數為2％的懸浮液；將等離子體處理后的載玻片垂直插入懸浮液中，反應條件為50℃，反應濕度為65％RH，待溶劑揮發后沉積形成光子晶體模板。

5.根據權利要求1所述的一種pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述交聯劑用量為單體總質量的2-5wt％，引發劑用量為單體總質量的1-3wt％；所述混合是在水浴中超聲15-30min；所述光照誘導聚合是在18-36W紫外燈下光照30-60min；所述去除模板是在4wt％的HF溶液中浸泡12h。

6.一種由權利要求1-5任一項所述的制備方法制備得到的pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜。

7.根據權利要求6所述的pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜，其特征在于：通過調節光子晶體模板的結構色，或者調節薄膜所處環境的溫度以及pH值，控制薄膜的結構色。

8.根據權利要求6所述的pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜，其特征在于：所述pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜剪裁成小的長方形，得到薄膜構建塊，通過具有不同結構色的薄膜構建塊的拼接組合得到雙重編碼的數字顯示單元。

9.根據權利要求6所述的pH和溫度雙重刺激響應的結構色薄膜在光學防偽中的應用。