[发明专利]基于树枝状单体的嵌段共聚物、光子晶体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开基于树枝状单体的嵌段共聚物、光子晶体及其制备方法和应用，采用开环易位聚合合成聚(降冰片烯烷基单体‑r‑降冰片十二烷基甲基丙烯酰胺)‑b‑降冰片烯苄基单体，通过溶剂挥发自组装的方式在紫外灯的照射下得到一维光子晶体薄膜，用作检测不同醇类溶剂的光学响应性传感器，其通过颜色的变化来达到裸眼检测的效果。该方法具有成本低、制备简单、检测方法简便高效的优点。该聚合物在混合醇类和水醇混合物含量的测定等方面具有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及一种基于树枝状单体的一维光子晶体及其合成方法和应用，具体涉及采用开环易位聚合(ROMP)合成聚(降冰片烯烷基单体-r-降冰片十二烷基甲基丙烯酰胺)-b-降冰片烯苄基单体(P(NAM-r-NDMA)-b-PNBM)，通过溶剂挥发成膜形成一维光子晶体薄膜，用作传感器时具备醇类溶剂检测的效果。

背景技术

随着化石燃料的枯竭和环境保护的需要，这些年来生物质能的开发和利用受到了越来越多的关注。甲醇，乙醇，丙醇和丁醇等醇类被认为是最具潜力的液体生物燃料，具有易燃性，物理和化学性质稳定，高能量密度等突出特点，可用作燃料或燃料添加剂。为了安全和更好地使用这些液体生物燃料，有机溶剂检测在油品质量控制中具有重要意义。目前，已开发出许多不同的测量方法来检测有机溶剂，包括导电和共轭聚合物纳米纤维，电子鼻技术，溶剂化变色荧光探针，溶剂响应结构材料，石英晶体微天平和结构色光子晶体等，相比于色谱-质谱联用技术具有耗时短，成本低和简单易操作等特点被广泛的应用。

光子晶体是指由两种及以上具有不同折光指数的材料，在空间按照一定的周期顺序排列而成的有序结构材料，光子晶体具有类似于半导体的能带结构，因此电磁波在光子晶体中传播会呈现肉眼可见的结构色。目前大部分光子晶体的制备主要是基于平板印刷法/胶体自组装/蛋白石和反蛋白石结构模板法等，这些制备方法多为二维或三维光子晶体，合成较为复杂，而且易在任意位点产生晶格缺陷，改变光的传播方向，而关于一维光子晶体的研究并不常见。近年来，通过开环易位聚合得到的刷型嵌段共聚物自组装构成的一维光子晶体，由于其特有的高度可调节性而被广泛的应用于光学领域，而线性嵌段的种类及聚合度的差异导致其力学、热学及光学性质发生变化，使其具有了广泛的应用前景。

近年来，结构色光子晶体作为检测器已经引起了越来越多科研工作者的兴趣，在检测器方面相比于其他方法，光子晶体具有裸眼检测的巨大优势。目前许多文献中都报道了以光子晶体作为视觉检测的传感器使用。如基于响应性的有机/无机杂化的一维光子晶体在有机溶剂上的颜色检测(Z.Wang,J.Zhang,Z.Tian,Z.Wang,Y.Li,S.Liang,L.Cui,L.Zhang and B.Yang,Chemical communications,2010,46,8636-8638.)和有机/无机杂化的光子晶体水凝胶作为检测器来裸眼检测SCN^-离子的浓度(Z.Wang,J.Zhang,Z.Tian,Z.Wang,Y.Li,S.Liang,L.Cui,L.Zhang,H.Zhang and B.Yang,Chemical communications,2010,46,8636-8638.)等。但是，直到目前为止，还未有人利用一维光子晶体来进行关于醇类溶剂的检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于树枝状单体的嵌段共聚物、光子晶体及其制备方法和应用。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

基于树枝状单体的嵌段共聚物，由降冰片烯苄基单体(NBM)、降冰片烯烷基单体(NAM)和降冰片烯十二烷基甲基丙烯酰胺单体(NDMA)共聚而成，降冰片烯苄基单体(NBM)形成第一嵌段，降冰片烯烷基单体(NAM)和降冰片烯十二烷基甲基丙烯酰胺的无规聚合段，作为第二嵌段，降冰片烯烷基单体、降冰片烯苄基单体和降冰片烯十二烷基甲基丙烯酰胺单体的摩尔比为300：(230-280)：(20-70)，其中：

降冰片烯烷基单体(NAM)如下化学式所示：