[发明专利]一种大面积快速制备拉伸变色光子晶体水凝胶双层膜的方法

说明书

本发明涉及一种大面积快速制备拉伸变色光子晶体水凝胶双层膜的方法，属于纳米复合材料领域。方法为在苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乳液聚合制备的50wt％高浓度复合微球中加入丙烯酰胺，光引发剂和N，N‑亚甲基双丙烯酰胺，混合均匀注入到玻璃板中，紫外光引发形成光子晶体水凝胶单层膜；再以水为溶剂，无机纳米粒子为交联剂，丙烯酰胺和/或丙烯酸酯类为单体，加入催化剂和/或引发剂，混合均匀灌入到光子晶体水凝胶膜中，紫外光引发或室温静置的条件形成可拉伸变色的光子晶体水凝胶双层膜。该双层膜可快速拉伸变色，且方法简单，能大面积制备，其力学性能优异，可多次重复使用。在防伪，光学机械传感器件以及仿生皮肤等方面有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种大面积快速制备拉伸变色光子晶体水凝胶双层膜的方法，属于纳米复合材料领域。

背景技术

由于光子晶体水凝胶周期有序结构，其具有独特的光学特性，在光学传感器件，防伪，伪装等方面具有诸多应用，引起了研究学者越来越多的关注。但是目前大多数的研究多局限于对温度，pH，溶剂等的刺激响应，而基于负载力改变引起的颜色变化鲜有报道，减少了光子晶体水凝胶在机械传感器方面的应用。目前已报道的机械力响应的方法主要基于各向同性胶体晶体阵列，但是存在的问题有：要么不可恢复，要么不可以大面积制备，要么制备方法周期长，过程繁琐，要么就是可调节波长较窄，变化范围小，限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是针对以上技术中的不足，提出了一种大面积快速制备拉伸变色光子晶体水凝胶双层膜的方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种大面积快速制备拉伸变色光子晶体水凝胶双层膜的方法，具体步骤如下：

步骤一、在由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乳液聚合制备的高浓度(50wt％)复合微球中加入丙烯酰胺、光引发剂和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，混合均匀后注入到玻璃板中，紫外光引发形成具有厚度的光子晶体水凝胶单层膜；

步骤二、将水、交联剂、单体和引发剂，或者将水、交联剂、单体、催化剂和引发剂混合均匀；然后在单层膜的一侧，在紫外光引发或室温静置的条件下形成可拉伸变色的光子晶体水凝胶双层膜。所述无机纳米粒子和水的质量比为1：100～15：100中任一值。

步骤一所述单层膜中丙烯酰胺和复合微球的质量比为3：100～10：100；N，N-亚甲基双丙烯酰胺和复合微球的质量比为0.1：100～0.5：100。

步骤一所述单层膜厚度为0.05～0.15mm。

步骤二所述单体为丙烯酰胺、丙烯酸酯类或丙烯酰胺和丙烯酸酯类。

所述丙烯酸酯类包括：N-异丙基丙烯酰胺，N-羟甲基丙烯酰胺，N,N-二甲基丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，丙烯酸，甲基丙烯酸中的任一种或多种混合物，所述丙烯酰胺或丙烯酸酯类浓度为2mol/L～5mol/L。

步骤二所述交联剂为无机纳米粒子。

所述无机纳米粒子包括：粘土、二氧化钛、氧化铝、氧化锌或者氧化锆中的任一种或多种的混合物。

使用紫外光引发时，采用的引发剂包括：2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗琳基-1-丙酮或2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮中任一种；在室温静置的条件下引发时，采用的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵和氧化二苯甲酰中的任一种。

使用紫外光引发时，所述引发剂浓度为0.2～3g/L，聚合时间为30～120min；在室温静置的条件下引发时，所述引发剂浓度为1g/L，聚合时间大于等于30分钟。

步骤二所述催化剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺、三乙醇胺或硫代硫酸钠中的任一种，浓度为0.8mL/L。

有益效果