專利名稱：光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膠體光子晶體膜的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及大尺寸光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜及其制備方法，及在防輻射涂層方面的用途；特別涉及通過(guò)乳液聚合一步法制備單分散大粒徑聚合物乳膠粒。
背景技術(shù)：
膠體光子晶體材料以單分散乳膠粒規(guī)整排列所形成的周期結(jié)構(gòu)對(duì)光的折射或衍射作用實(shí)現(xiàn)對(duì)光的特殊調(diào)控。根據(jù)周期排列的尺寸不同，所調(diào)控光的波長(zhǎng)不同。相應(yīng)所制備的膠體晶體的應(yīng)用領(lǐng)域不同。在通常的專利文獻(xiàn)中，膠體光子晶體膜主要應(yīng)用在濾波器(如CN01105105.1，CN98110990.X)，光電開(kāi)光(CN0310004.4，CN02160207.7)，光波導(dǎo)(CN02804125.9，CN99810798，CN01132293.4，CN02811132.X)，光纖(CN00803964.X，CN00803960.7，CN03127694.6)等方面，而很少報(bào)道將光子晶體膜應(yīng)用在涂料領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用防輻射保溫涂層方面。
本發(fā)明基于本發(fā)明人在前專利申請(qǐng)(專利申請(qǐng)?zhí)朇N200510011219.2，CN200510012021.6，CN200510012047.0，CN200510012021.6)的簡(jiǎn)單制備單分散乳膠粒，及大面積快速制備可見(jiàn)及紫外區(qū)的膠體光子晶體膜，并將其應(yīng)用在裝飾涂料，預(yù)防紫外線的涂層、化妝品及增強(qiáng)光致發(fā)光器件方面的基礎(chǔ)，制備了光子帶隙在近紅外區(qū)的光子晶體，并嘗試應(yīng)用在防輻射的保溫涂層方面。通常的保溫涂層，主要是針對(duì)熱散失的方式傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射，針對(duì)性的進(jìn)行避免。為了減少熱的傳導(dǎo)功能，一般在保溫涂層中引入導(dǎo)熱系數(shù)小的空心材料(CN02145516.3，CN02132991.5，CN02133287.8，CN90105780)象發(fā)泡聚合物，天然無(wú)機(jī)孔隙材料，如，膨脹珍珠巖，云母粉，細(xì)小的陶瓷微粒等，該方法的缺點(diǎn)主要是工藝處理周期長(zhǎng)，材料與墻體之間粘結(jié)力差，抗沖擊能力弱，干燥收縮大等。也有采用反射隔熱涂層，將涂層涂裝在鋁基表面，或選擇合適的樹(shù)脂，金屬，取得高發(fā)射率涂層，來(lái)達(dá)到隔熱的效果。但該方法成本較高。也有采用輻射隔熱涂料(CN03145447.1)，即通過(guò)輻射的方式將吸收的光線和熱量散射出去，其關(guān)鍵是制備具有高熱發(fā)射率的涂料組分，多種金屬氧化物，如MnO2，CO2O3，CuO，F(xiàn)e2O3等具有反型尖晶石結(jié)構(gòu)的摻雜型物質(zhì)具有熱發(fā)射率高的特點(diǎn)。如上三個(gè)方式的共同特點(diǎn)是必須采用具體的特定材料才能實(shí)現(xiàn)其所謂的隔熱保溫功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供大尺寸光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜，且膠體光子晶體膜成本低廉。
本發(fā)明的目的之二是提供光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜的制備方法。
本發(fā)明的目的之三是提供一種通過(guò)一步法制備單分散大粒徑聚合物乳膠粒的方法。本方法采用批量法無(wú)皂乳液聚合，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整乳液聚合工藝，可以使一步法制備得到的單分散大粒徑聚合物乳膠粒，不需任何提純就可實(shí)現(xiàn)單分散指數(shù)小于或等于0.005，粒徑范圍為400～1200nm。
本發(fā)明的目的之四是提供光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜的用途，將光子帶隙在近紅外區(qū)域的聚合物膠體光子晶體膜用于工業(yè)化生產(chǎn)，尤其應(yīng)用在防輻射保溫涂層方面。
本發(fā)明采取批量法無(wú)皂乳液聚合，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整乳液聚合工藝，可以使一步法制備得到的單分散大粒徑聚合物乳膠粒不需任何提純就可實(shí)現(xiàn)單分散指數(shù)小于或等于0.005。
本發(fā)明的光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜，是由單分散大粒徑聚合物乳膠粒以面心立方堆砌而成的周期性排列有序的三維光子晶體膜，該單分散大粒徑聚合物乳膠粒由若干個(gè)硬核-軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒在聚合過(guò)程中聚并而成；其聚并的數(shù)目的多少取決于聚合過(guò)程中電解質(zhì)加入量的多少；單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑范圍為400～1200nm，多分散指數(shù)小于或等于0.005。
所述的膠體光子晶體膜的光子帶隙涉及近紅外區(qū)的各個(gè)波段；隨著單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑由小到大變化(從400到1200nm增大)，所得到的膠體光子晶體膜的反射光譜的峰值位置發(fā)生紅移(光子帶隙發(fā)生紅移)。
通過(guò)本發(fā)明方法制備出的單分散大粒徑聚合物乳膠粒，是由若干個(gè)硬核-軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒在聚合過(guò)程中聚并而成的；其聚并的數(shù)目的多少取決于聚合過(guò)程中電解質(zhì)加入量的多少；其單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑范圍為400～1200nm，多分散指數(shù)小于或等于0.005。所制備的膠體光子晶體膜的光子帶隙分布在800～3000nm的近紅外區(qū)，根據(jù)需要通過(guò)調(diào)整單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑，可得到不同帶隙的膠體光子晶體。隨著單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑由小到大變化，所得到的膜的反射光譜的峰值位置發(fā)生紅移。
本發(fā)明的單分散大粒徑聚合物乳膠粒的制備是采用批量法無(wú)皂乳液聚合一步實(shí)現(xiàn)，所采用的典型的工藝過(guò)程是將親水性依次增加的單體1，單體2，單體3混合分散在含有pH緩沖劑和用于調(diào)節(jié)單分散大粒徑聚合物乳膠粒粒徑的電解質(zhì)水溶液中；將所得到的乳液聚合體系在轉(zhuǎn)速為200～500rpm，優(yōu)選為350rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合，并加熱到65～85℃(優(yōu)選溫度為70℃)，加入引發(fā)劑總量3/5的引發(fā)劑使反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，反應(yīng)2～4.5小時(shí)后再加入引發(fā)劑總量1/5的引發(fā)劑，其余的引發(fā)劑在繼續(xù)反應(yīng)2～4.5小時(shí)后加入，所述的引發(fā)劑總用量相當(dāng)單體總重量的0.5wt％～2wt％，優(yōu)選為1wt％。反應(yīng)隨后持續(xù)1～3小時(shí)結(jié)束，得到單分散指數(shù)小于或等于0.005，粒徑范圍為400～1200nm的單分散大粒徑聚合物乳膠粒。隨著聚合體系中調(diào)節(jié)單分散大粒徑聚合物乳膠粒粒徑的電解質(zhì)溶液的引入，在聚合初期由均相成核形成的具有硬核一軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒會(huì)發(fā)生聚并，并且隨著電解質(zhì)溶液引入量的增多，乳膠粒聚并的程度增大，最終得到由若干個(gè)硬核-軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒在聚合過(guò)程中聚并而形成的單分散大粒徑聚合物乳膠粒。
其中，單體1的用量為乳液聚合體系中單體總重量的90～95wt％，單體2為3～6wt％，單體3為0～6wt％，pH緩沖劑在乳液聚合體系中的濃度為0～0.99wt％，電解質(zhì)在乳液聚合體系中的濃度為0～0.7wt％。
體系的反應(yīng)時(shí)間為5～12小時(shí)，優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間為8～10小時(shí)。
所述的反應(yīng)單體為分子中含有至少一個(gè)烯鍵的化合物，其親水性依次增加，單體1為親水性較差的反應(yīng)單體，如苯乙烯、甲基苯乙烯或它們的混合物；而單體2為親水性相對(duì)較好的單體，如丙烯酸酯類、醋酸乙烯酯或它們的混合物等，所述的丙烯酸酯類是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯或它們的任意混合物；單體3為親水性很強(qiáng)的水溶性反應(yīng)單體，如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯氰或它們的任意混合物。微量水溶性反應(yīng)單體3的引入是為了增加體系的穩(wěn)定性。
所述的引發(fā)劑是堿金屬過(guò)硫酸鹽、過(guò)硫酸銨或它們的混合物。其中引發(fā)劑是以水溶液的形式引入到聚合體系中，其溶液濃度為2～5wt％。
所述的堿金屬是鉀或鈉。
所述的調(diào)節(jié)最終所得乳膠粒的粒徑大小的電解質(zhì)選自氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣等中的一種或一種以上的混合物。
所述的pH緩沖劑選自碳酸氫銨、碳酸氫鈉、磷酸氫鈉等中的一種或一種以上的混合物。
為保證乳膠粒單分散性的有效實(shí)現(xiàn)，聚合過(guò)程中嚴(yán)格控制攪拌速率，加料及升溫程序，以避免二次成核的出現(xiàn)。
本發(fā)明聚合體系中電解質(zhì)用量不同，所得單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑不同，導(dǎo)致最終膠體光子晶體膜的光子帶隙不同。例如，電解質(zhì)用量與聚合體系中單體總量的重量比率分別為0％，0.238％，0.476.％，0.952％，1.43％，1.90％時(shí)，所制備得到的單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑依次為400，450，480，510，550，600，相應(yīng)膠體光子晶體膜的光子帶隙位置分別為914，1045，1128，1208，1272，1388nm。
本發(fā)明的光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜的制備方法包括以下步驟(1)室溫下先將單分散大粒徑聚合物乳膠粒分散在水中，然后將所得到的單分散大粒徑聚合物乳膠粒乳液均勻覆蓋在平整基材上，其中單分散大粒徑聚合物乳膠粒乳液的濃度為5～30wt％。
(2)常溫常壓下使步驟(1)分散單分散大粒徑聚合物乳膠粒的溶劑水揮發(fā)，單分散大粒徑聚合物乳膠粒在基材上以面心立方堆砌，且形成周期性排列有序的三維光子晶體膜，當(dāng)涂膜干燥后，從基材上剝離，可以得到光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜。
所述的單分散大粒徑聚合物乳膠粒的單分散指數(shù)小于或等于0.005，粒徑范圍為400～1200nm。隨單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑從400到1200nm增大，所得光子晶體膜的光子帶隙發(fā)生紅移。
所述的基材包括玻璃、硅片、紙張或不銹鋼板等。
本發(fā)明的光子帶隙在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜主要對(duì)近紅外區(qū)的波段具有防輻射功能，包括太陽(yáng)光所發(fā)出的部分輻射，以及白熾燈發(fā)出的大部分輻射；其可作為防輻射涂層。
根據(jù)膠體光子晶體成膜基材的不同，所得到的聚合物膠體光子晶體膜可以用在不同基材上。
本發(fā)明的光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜與其它透明涂料相混合的應(yīng)用過(guò)程可按如下操作進(jìn)行將本發(fā)明的膠體光子晶體膜從基材上剝離，粉碎到微米級(jí)粒子大小，與透明涂料及溶劑相混合，膠體光子晶體膜可以表現(xiàn)出保溫效果，其中混合液中膠體光子晶體膜為1～10wt％，透明涂料為50～70wt％，溶劑為20～40wt％。
所述的透明涂料選自丙烯酸清漆、聚氨酯清漆、582-2三聚氰胺樹(shù)脂、硝基清漆中的一種或一種以上的混合物。
所述的溶劑為乙醇，乙酸乙酯或乙酸丁酯中的一種或一種以上的混合物。
本發(fā)明中單分散大粒徑聚合物乳膠粒通過(guò)無(wú)皂乳液聚合一步法制備，該乳膠粒由若干個(gè)硬核-軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒在聚合過(guò)程中聚并而成；其聚并的數(shù)目的多少取決于聚合過(guò)程中電解質(zhì)加入量的多少；這種特殊的形貌決定了其獨(dú)特的性能。其制備工藝簡(jiǎn)單，單分散大粒徑聚合物乳膠粒的大小及形態(tài)容易控制，所制備得到的單分散大粒徑聚合物乳膠粒不需要進(jìn)行任何提純就可實(shí)現(xiàn)單分散指數(shù)小于或等于0.005。本發(fā)明的膠體光子晶體膜的自組裝制備，采用一種簡(jiǎn)單的方法實(shí)現(xiàn)將一定濃度的單分散大粒徑聚合物乳膠粒均勻覆蓋在平整基材上，待其中的分散液揮發(fā)干后，便形成周期性排列有序的三維光子晶體膜，光子晶體有序程度優(yōu)良。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單易行，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)光子晶體膜的大規(guī)模制備。根據(jù)所用單分散大粒徑聚合物乳膠粒的不同，本發(fā)明所得膠體光子晶體膜的光子帶隙在近紅外區(qū)發(fā)生變化。
前述采用一步乳液聚合制備得到的具有硬核-軟殼結(jié)構(gòu)的單分散乳膠粒在自組裝過(guò)程中殼層發(fā)生變形，形成致密的結(jié)構(gòu)，有利于提高膜的機(jī)械穩(wěn)定性。
本發(fā)明是通過(guò)利用光子帶隙在近紅外區(qū)的光子晶體對(duì)光線的調(diào)控作用實(shí)現(xiàn)保溫效果，該方法成本低，容易實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明方法制備得到的乳晶膜由于為聚合物膜，在使用過(guò)程中對(duì)人體無(wú)毒害，可廣泛應(yīng)用在防輻射涂層方面。
由于光子帶隙在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜所用的材料為功能性可調(diào)的聚合物，這樣使得膠體晶體膜與各種基材之間具有很好的黏結(jié)性。
本發(fā)明所采用的聚合物光子晶體膜所得到的保溫涂層具有如下優(yōu)點(diǎn)1)對(duì)材料沒(méi)有特定選擇性，采用一般的涂料基材，如苯丙乳液；2)可以有效的實(shí)現(xiàn)保溫功能。該光子晶體膜利用光子帶隙對(duì)光的調(diào)控作用，用在室內(nèi)可以有效的防止室內(nèi)溫度降低，用在室外可以有效的避免室外能量進(jìn)入室內(nèi)。同時(shí)利用膜本身的納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)有效的防止熱傳導(dǎo)；3)由于該光子晶體膜采用傳統(tǒng)的涂料基材，因此不存在涂刷，干燥，與基材之間的粘結(jié)等一系列問(wèn)題；4)該方法簡(jiǎn)單，成本低，容易實(shí)現(xiàn)。
以下結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1.本發(fā)明實(shí)施例4的三維周期性排列長(zhǎng)程有序膠乳光子晶體膜的SEM照片(粒徑為470nm)。
圖2.本發(fā)明實(shí)施例4的膠體光子晶體膜的反射光譜圖，根據(jù)乳膠粒子從小到大變化，光子帶隙位置分別為914，1045，1128，1208，1272，1388nm。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1單分散大粒徑聚合物乳膠粒的制備將單體混合物甲基丙烯酸甲酯(1克)、苯乙烯(19克)、及甲基丙烯酸(1克)，pH緩沖劑碳酸氫銨(0.2克)及氯化鈉(0.2g)分散在水(95mL)中，將所得到的混合體系在350rpm攪拌混合，并加熱到70℃。加入15毫升的過(guò)硫酸銨(0.2克溶解在25毫升水中)水溶液使反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，反應(yīng)2小時(shí)后再加入5毫升的過(guò)硫酸銨水溶液，其余的過(guò)硫酸銨水溶液在繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后加入，反應(yīng)持續(xù)2小時(shí)后，升溫至80℃再反應(yīng)2小時(shí)結(jié)束。最終得到單分散指數(shù)小于或等于0.005，粒徑范圍為480nm的單分散大粒徑聚合物乳膠粒。
當(dāng)改變其中氯化鈉的用量分別為0、0.1、0.3、0.4、0.5、0.75或1g時(shí)，所得到最終單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑范圍分別為400，450，510，550，600，750，1020nm。乳膠粒的單分散指數(shù)小于或等于0.005。
實(shí)施例2單分散大粒徑聚合物乳膠粒的制備將單體混合物醋酸乙烯酯(0.5克)、丙烯酸丁酯(0.5克)、甲基苯乙烯(19克)、及丙烯酸(1克)，pH緩沖劑碳酸氫鈉(0.1克)與碳酸氫銨(0.1克)及氯化鈉(0.2g)分散在水(95mL)中，將所得到的混合體系在300rpm攪拌混合，并加熱到70℃。加入15毫升的引發(fā)劑(由0.2克過(guò)硫酸銨與0.1克過(guò)硫酸鈉溶解在25毫升水中得到)水溶液使反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，反應(yīng)2小時(shí)后再加入5毫升的過(guò)硫酸銨水溶液，其余的過(guò)硫酸銨水溶液在繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后加入，反應(yīng)持續(xù)2小時(shí)后，升溫至80℃再反應(yīng)2小時(shí)結(jié)束。最終得到單分散指數(shù)小于或等于0.005，粒徑范圍為480nm的單分散大粒徑聚合物乳膠粒。
當(dāng)改變其中丙烯酸的用量分別為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g時(shí)，所得到最終單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑范圍分別為920，700，670，640，620，580nm。乳膠粒的單分散指數(shù)小于或等于0.005。
實(shí)施例3單分散大粒徑聚合物乳膠粒的制備將單體混合物甲基丙烯酸異丁酯(1克)、苯乙烯(19克)、丙烯酸(0.5克)及丙稀酰胺(0.5克)，pH緩沖劑碳酸氫鈉(0.1克)與磷酸氫銨(0.1克)及氯化鈉(0.2g)分散在水(95mL)中，將所得到的混合體系在400rpm攪拌混合，并加熱到70℃。加入15毫升的過(guò)硫酸銨(0.2克溶解在25毫升水中)水溶液使反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，反應(yīng)2小時(shí)后再加入5毫升的過(guò)硫酸銨水溶液，其余的過(guò)硫酸銨水溶液在繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后加入，反應(yīng)持續(xù)2小時(shí)后，升溫至80℃再反應(yīng)2小時(shí)結(jié)束。最終得到單分散指數(shù)小于或等于0.005，粒徑范圍為480nm的單分散聚合物乳膠粒。
當(dāng)改變其中引發(fā)劑的用量分別為0、0.1、0.3、0.4、0.5時(shí)，所得到最終單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑范圍分別為540，500，460，440，420。乳膠粒的單分散指數(shù)小于或等于0.005。
實(shí)施例4光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜的制備在室溫下將濃度為5wt％的實(shí)施例1中制備得到的單分散大粒徑聚合物乳膠粒分別均勻覆蓋在清潔的玻璃、硅片或不銹鋼板基材上，待其中的分散液水分揮發(fā)干后，單分散大粒徑聚合物乳膠粒在基材上以面心立方堆砌，且形成周期性排列有序的三維光子晶體膜。實(shí)施例1中所得單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑分別為400，450，480，510，550，600，相應(yīng)所制備得到的膠體光子晶體膜的光子帶隙位置分別為914，1045，1128，1208，1272，1388nm。
實(shí)施例5用作防輻射保溫涂層將實(shí)施例1方法制備得到的乳膠粒徑為400nm的單分散大粒徑聚合物乳膠粒，采用實(shí)施例4的方法制備得到光子帶隙位置在914nm的膠體光子晶體膜。此膜可應(yīng)用于防止914nm波段的防輻射保溫涂層。
實(shí)施例6用作防輻射保溫涂層將用實(shí)施例1方法制備得到的粒徑分別為400，450，480，510，550，600的單分散大粒徑聚合物乳膠粒，采用實(shí)施例4方法制備得到的膠體光子晶體膜分別從玻璃基材上剝離(用量為10wt％)，粉碎到微米級(jí)大小，分別與丙烯酸清漆(60wt％)及一定量乙醇(30wt％)相混合使用，均得到防輻射保溫涂層。
權(quán)利要求
1.一種光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜，其特征是所述的聚合物膠體光子晶體膜是由單分散大粒徑聚合物乳膠粒以面心立方堆砌而成的周期性排列有序的三維光子晶體膜，該單分散大粒徑聚合物乳膠粒由若干個(gè)硬核-軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒在聚合過(guò)程中聚并而成；單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑范圍為400～1200nm，多分散指數(shù)小于或等于0.005。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚合物膠體光子晶體膜，其特征是所述的膠體光子晶體膜的光子帶隙涉及近紅外區(qū)的各個(gè)波段；隨著單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑由400到1200nm增大，所得到的膠體光子晶體膜的反射光譜的峰值位置發(fā)生紅移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚合物膠體光子晶體膜，其特征是所述的單分散大粒徑聚合物乳膠粒是由以下方法制備得到的將親水性依次增加的單體1，單體2，單體3混合分散在含有pH緩沖劑和用于調(diào)節(jié)單分散大粒徑聚合物乳膠粒粒徑的電解質(zhì)水溶液中；將所得到的乳液聚合體系在轉(zhuǎn)速為200～500rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌混合，并加熱到65～85℃，加入引發(fā)劑總量3/5的引發(fā)劑使反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，反應(yīng)2～4.5小時(shí)后再加入引發(fā)劑總量1/5的引發(fā)劑，其余的引發(fā)劑在繼續(xù)反應(yīng)2～4.5小時(shí)后加入，所述的引發(fā)劑總用量相當(dāng)單體總重量的0.5wt％～2wt％，反應(yīng)結(jié)束后得到單分散指數(shù)小于或等于0.005，粒徑范圍為400～1200nm的單分散大粒徑聚合物乳膠粒；其中，單體1的用量為乳液聚合體系中單體總重量的90～95wt％，單體2為3～6wt％，單體3為0～6wt％，pH緩沖劑在乳液聚合體系中的濃度為0～0.99wt％，電解質(zhì)在乳液聚合體系中的濃度為0～0.7wt％；所述的單體1是苯乙烯、甲基苯乙烯或它們的混合物；所述的單體2是丙烯酸酯、醋酸乙烯酯或它們的混合物所述的單體3是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯氰或它們的任意混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物膠體光子晶體膜，其特征是所述的丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯或它們的任意混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物膠體光子晶體膜，其特征是所述的引發(fā)劑是以水溶液的形式引入到聚合體系中，其溶液濃度為2～5wt％；引發(fā)劑是堿金屬硫酸鹽、過(guò)硫酸銨或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物膠體光子晶體膜，其特征是所述的電解質(zhì)選自氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣中的一種或一種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚合物膠體光子晶體膜，其特征是所述的pH緩沖劑選自碳酸氫銨、碳酸氫鈉、磷酸氫鈉中的一種或一種以上的混合物。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的聚合物膠體光子晶體膜的制備方法，其特征是，所述的制備方法包括以下步驟(1)室溫下先將單分散大粒徑聚合物乳膠粒分散在水中，然后將所得到的單分散大粒徑聚合物乳膠粒乳液均勻覆蓋在平整基材上，其中單分散大粒徑聚合物乳膠粒乳液的濃度為5～30wt％；(2)常溫常壓下使步驟(1)分散單分散大粒徑聚合物乳膠粒的溶劑水揮發(fā)，單分散大粒徑聚合物乳膠粒在基材上以面心立方堆砌，且形成周期性排列有序的三維光子晶體膜，當(dāng)涂膜干燥后，從基材上剝離，得到光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的聚合物膠體光子晶體膜的用途，其特征是所述的聚合物膠體光子晶體膜作為防輻射保溫涂層。
全文摘要
本發(fā)明屬于膠體光子晶體膜的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及大尺寸光子帶隙位置在近紅外區(qū)的聚合物膠體光子晶體膜及其制備方法和用途。將單分散大粒徑聚合物乳膠粒乳液均勻覆蓋在平整基材上，待分散溶劑水揮發(fā)后，得到由單分散大粒徑聚合物乳膠粒以面心立方堆砌而成的周期性排列有序的三維光子晶體膜，該單分散大粒徑聚合物乳膠粒由若干個(gè)硬核－軟殼結(jié)構(gòu)的乳膠粒在聚合過(guò)程中聚并而成；單分散大粒徑聚合物乳膠粒的粒徑范圍為400～1200nm，多分散指數(shù)小于或等于0.005。根據(jù)單分散大粒徑聚合物乳膠粒粒徑的不同，本發(fā)明所得乳膠光子晶體膜的光子帶隙可以分布近紅外區(qū)800～3000nm的不同波段。乳膠光子晶體膜可作為防輻射保溫涂層。
文檔編號(hào)C08F2/38GK101033299SQ20061001145
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者梁杰, 王京霞, 宋延林, 江雷, 劉必前 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所