[发明专利]一种力学性能优良的光子晶体材料的制备方法

权利要求书

1.一种力学性能优良的光子晶体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将1～10重量份的炭黑粒子与0～10重量份的水性表面活性剂加入到1000～10000重量份的水中，搅拌1～60分钟，得到炭黑粒子水分散液；

(2)制备嵌段共聚物胶乳，包括以下子步骤：

(2.1)将1～10重量份的两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂搅拌溶于100～10000重量份的水中形成水相，再与由10～1000重量份X组成的油相一起倒入反应器中搅拌混合；将反应器温度升至60～80℃，保持搅拌，通氮除氧5分钟以上，加入0.01～0.2重量份的水溶性引发剂，反应1～20小时后，得到R-AA_n1-b-St_n2-b-X_n3-Z聚合物胶乳；

(2.2)在步骤(2.1)得到的聚合物胶乳中加入10～1000重量份的Y，反应1～20小时后，再加入10～1000重量份的Y以及0～30重量份的交联剂，继续反应1～20小时后，得到R-AA_n1-b-St_n2-b-X_n3-b-Y_n4-Z嵌段共聚物胶乳；

(3)制备聚合物纳米核壳粒子胶乳，包括以下子步骤：

(3.1)取2～10重量份的两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂，搅拌溶于1～100重量份的水中，形成大分子试剂水分散液；

(3.2)取12～100重量份的步骤(3.1)得到的大分子试剂水分散液与10～10000重量份的步骤(2)得到的嵌段共聚物胶乳以及0.7～100重量份的X一起倒入反应器中；将反应器升温至60～80℃，保持搅拌，持续通氮除氧5分钟以上；然后加入0～0.1重量份的水溶性引发剂，引发聚合15～120分钟后得到聚合物纳米核壳粒子胶乳；

(4)将1～100重量份的聚合物纳米核壳粒子胶乳与2～100重量份的步骤(1)得到的炭黑粒子水分散液以及0.7～100重量份的二氧化硅水分散液混合，搅拌1～60分钟，得到混合物水分散液；

(5)将步骤(4)得到的混合物水分散液于20℃～80℃条件下将水分蒸干，得到固态光子晶体材料；

所述步骤(2)中的嵌段共聚物胶乳的链段结构表达式为：R-AA_n1-b-St_n2-b-X_n3-b-Y_n4-Z；其中，R为异丙酸基、乙酸基、2-腈基乙酸基或2-胺基乙酸基；AA_n1中，AA为甲基丙烯酸单体单元或丙烯酸单体单元，n1为AA的平均聚合度，n1＝10～60；St_n2中，St为苯乙烯单体单元，n2为St的平均聚合度，n2＝3～10；X_n3中，X为苯乙烯单体单元、甲基丙烯酸甲酯单体单元、丙烯酸甲酯单体单元、丙烯腈单体单元或乙烯基萘单体单元，n3为X的平均聚合度，n3＝1000～10000；Y_n4中，Y为丙烯酸甲酯单体单元、丙烯酸乙酯单体单元、丙烯酸正丁酯单体单元、丙烯酸异丁酯单体单元、丙烯酸叔丁酯单体单元或丙烯酸异辛酯单体单元，n4为Y的平均聚合度，n4＝1500～15000；Z为烷基二硫代酯、苯基二硫代酯、苄基二硫代酯或烷基三硫代酯；

所述步骤(3)中的聚合物纳米核壳粒子胶乳为三层结构，具体为一层两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂包裹两层嵌段共聚物胶乳的结构；其中，聚合物纳米核壳粒子的体均直径为100～350nm。

2.根据权利要求1所述力学性能优良的光子晶体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的水性表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇、吐温80、烷基糖苷、椰油酸二乙醇酰胺、乙氧基化烷基硫酸钠或月桂酰胺丙基甜菜碱。

3.根据权利要求1所述力学性能优良的光子晶体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的二氧化硅水分散液固含量为10～70％，其中二氧化硅粒子直径为10～350nm。

4.根据权利要求1所述力学性能优良的光子晶体材料的制备方法，其特征在于，所述水溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢、过硫酸钾或过硫酸铵。