[发明专利]一种力学性能优良的光子晶体材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种力学性能优良的光子晶体材料的制备方法，该方法采用乳液聚合体系，运用可逆加成断裂链转移自由基聚合技术制备一种嵌段共聚物纳米粒子胶乳，结合后补加两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂技术，得到三层聚合物纳米核壳粒子，除水干燥后得到微观结构规整的聚合物光子晶体材料。本发明为聚合物光子晶体材料的制备提供了一种节能环保、工艺简单的技术方案，且该方法制备得到的光子晶体材料具有不易开裂、自支撑、力学性能优良等优点，具有极大的应用前景。

主权项

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0～10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0～100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0～100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0～100重量份的步骤(1)得到的炭黑粒子水分散液以及0～100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。