[发明专利]一种pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜及其制备方法和在光学防伪中的应用

权利要求书

1.一种pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：

(1)利用改良的合成法，在氨水的催化作用下，调节不同的反应条件制备得到具有不同粒径的单分散性二氧化硅胶体晶体微球，并采用垂直沉积法将其制备成光子晶体模板；

(2)利用牺牲模板法，将甲基丙烯酸羟乙酯、聚合物单体A、聚合物单体B加入引发剂以及交联剂混合均匀得到预聚液；将预聚液填充至步骤(1)所得光子晶体模板中，光照诱导聚合，去除模板得到具有三维周期性排列结构的pH和温度双重刺激响应结构色薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述聚合物单体A为丙烯酸、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-二乙氨基乙酯和聚壳糖中的一种；所述聚合物单体B为N-异丙基丙烯酰胺；所述引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、1-羟环己基苯酮或安息香二甲醚；所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺或双丙烯酰胺。

3.根据权利要求1所述的一种pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述调节不同的反应条件是调控氨水的用量为30-50mL，硅酸四乙酯用量为30-60mL，反应温度为30-45℃，反应时间为2-5h，转速为500-1500rpm，制备得到的单分散性二氧化硅胶体晶体微球的直径为180-300nm。

4.根据权利要求1所述的一种pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述光子晶体模板是通过调控二氧化硅胶体晶体微球的自组装行为，制备出三维结构的光子晶体模板，具体按照以下步骤；利用具有不同粒径的单分散性二氧化硅胶体晶体微球分散在无水乙醇中，配制质量分数为2％的悬浮液；将等离子体处理后的载玻片垂直插入悬浮液中，反应条件为50℃，反应湿度为65％RH，待溶剂挥发后沉积形成光子晶体模板。

5.根据权利要求1所述的一种pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述交联剂用量为单体总质量的2-5wt％，引发剂用量为单体总质量的1-3wt％；所述混合是在水浴中超声15-30min；所述光照诱导聚合是在18-36W紫外灯下光照30-60min；所述去除模板是在4wt％的HF溶液中浸泡12h。

6.一种由权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜。

7.根据权利要求6所述的pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜，其特征在于：通过调节光子晶体模板的结构色，或者调节薄膜所处环境的温度以及pH值，控制薄膜的结构色。

8.根据权利要求6所述的pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜，其特征在于：所述pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜剪裁成小的长方形，得到薄膜构建块，通过具有不同结构色的薄膜构建块的拼接组合得到双重编码的数字显示单元。

9.根据权利要求6所述的pH和温度双重刺激响应的结构色薄膜在光学防伪中的应用。