CN100420708C

CN100420708C - 光子带隙在紫外区聚合物胶体光子晶体膜及其制法和用途

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Publication number: CN100420708C
Application number: CNB2005100120216A
Authority: CN
Inventors: 王京霞; 宋延林; 梁杰; 刘必前; 江雷
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: CN1887941A

Abstract

本发明属于胶体光子晶体膜的制备技术领域，尤其涉及大尺寸光子带隙在紫外区域的聚合物胶体光子晶体膜及其制备方法；以及该胶体光子晶体膜在预防紫外线的材料或化妆品材料中的应用。将具有硬核-软壳结构的单分散聚合物乳胶粒均匀覆盖在平整基材上，待其中的分散液挥发后，得到由单分散聚合物乳胶粒堆砌而成的胶体光子晶体膜；单分散聚合物乳胶粒壳层厚20～50nm，乳胶粒粒径范围为100～160nm，多分散指数小于或等于0.005；胶体光子晶体膜的光子带隙分布在200～400nm的紫外区域。乳胶光子晶体膜可作为预防紫外线的材料、可作为预防紫外线的化妆品中的材料或将乳胶光子晶体膜作为预防紫外线涂料的紫外线吸收剂或成膜剂。

Description

光子带隙在紫外区聚合物胶体光子晶体膜及其制法和用途

技术领域

本发明属于胶体光子晶体膜的制备技术领域，尤其涉及大尺寸光子带隙在紫外区域的聚合物胶体光子晶体膜及其制备方法；以及该胶体光子晶体膜在预防紫外线的材料或化妆品材料中的应用。

背景技术

胶体光子晶体材料以单分散乳胶粒规整排列所形成的周期结构对光的折射或衍射作用实现对光的特殊调控。根据周期排列的尺寸不同，所调控光的波长不同。相应所制备的胶体晶体的应用领域不同。在通常的专利文献中，胶体光子晶体膜主要应用在滤波器(如CN：01105105.1，CN：98110990.X)，光电开关(CN：02160207.7)，光波导(CN：02804125.9，CN：99810798，CN：01132293.4，CN：02811132.X)，光纤(CN：00803964.X，CN：00803960.7，CN：03127694.6)等方面，而很少报道将光子晶体膜应用在涂料及化妆品领域，尤其是应用于预防紫外线方面。

本发明基于本发明人在前专利申请(专利号：CN：200510011219.2)的简单制备单分散乳胶粒，及大面积快速制备胶体晶体膜的基础上，制备了光子带隙在紫外区域的胶体晶体膜。并尝试将其应用在预防紫外线的涂层及化妆品等方面。通常的对于紫外线的防护多数基于以二氧化钛、云母、滑石粉和氧化铁等无机纳米氧化物粉体的半导体性质，即在紫外光照射下，电子被激发由价带向导带跃迁引起紫外光的吸收，或采用有机紫外线吸收剂吸收阳光，将光能转化为热能。如中国专利申请号：200410017315.3，03150634.8，200410013397.4，200410021501.4，200410078365.2，95100420.4，96193617.7，97196847.0所公开的技术方案是采用无机纳米氧化粒子的光学效应实现对紫外线的防御，而中国专利申请号：95118640.X，95120380.0所公开的技术方案是利用特殊的有机化合物的分子结构对紫外线的吸收。无机(氧化纳米粒子)紫外线吸收剂基于紫外照射下的电子激发，存在平衡问题(饱和性)；而有机紫外线吸收剂一般都含有芳香烃及其衍生物或羰基等极性基团，对人体会有一定程度的刺激性而伤害皮肤，同时在紫外线作用一段时间后有机分子结构破坏失去对紫外线的吸收作用；无机或有机紫外线吸收剂最终会使吸收的光能转化成热能，也会对皮肤或基材产生一些副作用。也有通过金属对紫外线的选择性反射(CN：92102479.7)实现对紫外线的预防，但这种方法一般需要通过贵金属溅射技术实现，所需要的设备特殊，成本很高。本发明所采用的聚合物光子晶体膜实现紫外线防护可以避免如上问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种大尺寸光子带隙在紫外区域的聚合物胶体光子晶体膜，且胶体光子晶体膜成本低廉。

本发明的目的之二是既不需借助特定的组装装置，且对周围环境的温度及湿度没有特殊要求，从而可以有效克服传统方法难以实现的胶体光子晶体膜大尺寸制备的缺陷，提供一种大尺寸光子带隙在紫外区域的聚合物胶体光子晶体膜的简单制备方法，该方法具有工艺简单，成本低廉，对设备无特殊要求等优点。

本发明的目的之三是提供一种通过一步法制备单分散乳胶粒的方法。本方法采用批量法无皂乳液聚合，通过适当调整乳液聚合工艺，可以使一步法制备得到的单分散乳胶粒不需任何提纯就可实现多分散指数小于或等于0.005，粒径范围为100～160nm。

本发明目的之四是将光子带隙在紫外区域的聚合物胶体光子晶体膜用于工业化生产，尤其应用在预防紫外线的涂层，防晒化妆品等领域。

本发明采取批量法无皂乳液聚合，通过适当调整乳液聚合工艺，可以使一步法制备得到的乳胶粒不需任何提纯就可实现多分散指数小于或等于0.005。

通过本发明方法制备出的具有核-壳结构的乳胶粒，其粒径范围为100～160nm，多分散指数小于或等于0.005。所制备的胶体光子晶体膜的光子带隙分布在200-400nm的紫外区，其优选位置分别为：253，281，300，319，327，345，380，并可根据需要通过调整乳胶粒粒径，得到更为具体光子带隙的胶体光子晶体。

本发明的光子带隙在紫外区的胶体光子晶体膜是具有硬核-软壳结构的单分散聚合物乳胶粒堆砌而成的；单分散聚合物乳胶粒的壳层厚20～50nm，乳胶粒粒径范围为100～160nm，多分散指数小于或等于0.005。

所述的光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜的光子带隙涉及紫外区的各个波段；随着乳胶粒粒径由大到小变化，所得到的胶体光子晶体膜的反射光谱的峰值位置发生蓝移。

本发明具有核壳结构的单分散聚合物乳胶粒的制备是采用批量法无皂乳液聚合一步实现，所采用的典型的制备方法是：

将亲水性依次增加的单体1，单体2，单体3混合分散在含有pH缓冲剂和乳化剂的水溶液中；将所得到的乳液聚合体系在转速为300～800rpm，优选为500rpm的转速下搅拌混合，并加热到65～85℃(优选温度为78℃)，加入引发剂总量1/2的引发剂使反应开始进行，反应2～4.5小时后再加入引发剂总量1/4的引发剂，其余的引发剂在继续反应2～4.5小时后加入，所述的引发剂总用量相当单体总重量的0.2wt％～1wt％，优选为0.3wt％。反应随后持续1～3小时结束，得到多分散指数小于或等于0.005，粒径范围为100～160nm的具有硬核-软壳结构的单分散聚合物乳胶粒。

其中，单体总用量为乳液聚合体系总重量的11～17wt％(单体1的用量为乳液聚合体系中单体总重量的88～94wt％，单体2为3～6wt％，单体3为3～6wt％)，pH缓冲剂在乳液聚合体系中的浓度为0.02～0.99wt％，乳化剂在乳液聚合体系中的浓度为0.0068～0.067wt％(乳化剂用量与聚合体系中单体总量的重量比率0.04～0.5wt％)，引发剂在乳液聚合体系中的浓度为0.02～0.99wt％。

单分散聚合物乳胶粒的核壳结构的实现不需要特殊的工艺过程，只是根据聚合体系中反应单体及相应聚合物亲水性的不同，在聚合过程中亲水性基团逐步向表层迁移，而亲油基团向核层部分迁移，最终实现硬核-软壳结构。

体系的反应时间为5～12小时，优选反应时间为10～11小时。

所述的反应单体为分子中含有至少一个烯键的化合物，其亲水性依次增加，单体1为亲水性较差的反应单体，如苯乙烯、甲基苯乙烯或它们的混合物；而单体2为亲水性相对较好的单体，如丙烯酸酯类、醋酸乙烯酯或它们的混合物等，所述的丙烯酸酯类选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯或它们的任意混合物；单体3为亲水性很强的水溶性反应单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯氰或它们的任意混合物等。微量水溶性反应单体3的引入是为了增加体系的稳定性。而亲水性依次不同的反应单体的选用，是为了在聚合过程中自发形成核-壳结构。

所述的引发剂选自碱金属硫酸盐、过硫酸铵或它们的混合物。其中引发剂是以水溶液的形式引入到聚合体系中，其溶液浓度为2～5wt％。

所述的碱金属选自钾或钠。

所述的调节最终所得乳胶粒的粒径大小的乳化剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等中的一种或一种以上的混合物。

所述的pH缓冲剂选自碳酸氢铵、碳酸氢钠、磷酸氢钠等中的一种或一种以上的混合物。

为保证乳胶粒单分散性的有效实现，聚合过程中严格控制搅拌速率，加料及升温程序，以避免二次成核的出现。

本发明聚合体系中乳化剂用量不同，所得乳胶粒的粒径不同，导致最终胶体光子晶体膜的光子带隙不同；本发明中乳化剂是通过溶液的方式引入体系中。例如，乳化剂用量与聚合体系中单体总量的重量比率分别为0.238％，0.214％，0.19％，0.119％，0.095％，0.071％，0.048％时，所制备得到的乳胶粒径依次为100，115，120，125，130，150，160nm，相应胶体光子晶体膜的光子带隙位置分别为：253，281，300，319，327，345，380nm。

本发明的光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜的制备方法包括以下步骤：

(1)室温下先将单分散聚合物乳胶粒分散在水中，然后将所得到的单分散聚合物乳胶粒乳液均匀覆盖在平整基材上，其中单分散聚合物乳胶粒乳液的浓度为5～30wt％。

(2)常温常压下使步骤(1)分散单分散聚合物乳胶粒的溶剂水挥发，单分散聚合物乳胶粒在基材上以而心立方堆砌，当涂膜干燥后，从基材上剥离，可以得到具有光子带隙在紫外区的胶体光子晶体膜。

所述的单分散聚合物乳胶粒的多分散指数小于或等于0.005，粒径范围为100～160nm。随乳胶粒径从160到100nm减小，所得光子晶体膜的光子带隙发生蓝移。

所述的基材包括玻璃、硅片、纸张或不锈钢板等。

本发明所得到的光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜可作为预防紫外线的材料、或可作为预防紫外线的化妆品中的材料，或将乳胶光子晶体膜作为预防紫外线涂料的紫外线吸收剂或成膜剂；或应用于其它预防紫外线产品的相关领域中。

根据胶体光子晶体成膜基材的不同，所得到的聚合物胶体光子晶体膜可以用在不同基材上。

本发明的光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜与其它透明涂料相混合的应用过程可按如下操作进行：

将本发明的胶体光子晶体膜从基材上剥离，粉碎到微米级粒子大小，与透明涂料及溶剂相混合，胶体光子晶体膜可以表现出对紫外线的防护效果，其中混合液中胶体光子晶体膜为1～10wt％，透明涂料为50～70wt％，溶剂为20～40wt％。

所述的透明涂料选自丙烯酸清漆、聚氨酯清漆、582-2三聚氰胺树脂、硝基清漆中的一种或一种以上的混合物。

所述的溶剂为乙醇，乙酸乙酯或乙酸丁酯中的一种或一种以上的混合物。

具有光子带隙在紫外区的光子晶体膜可应用于化妆品，尤其是预防紫外线的化妆品。具体应用过程如下：

将本发明的胶体光子晶体膜从基材上剥离，粉碎到微米级粒子大小，与化妆品的基料相混合。光子晶体膜主要代替化妆品中的预防紫外线成分。

其中混合体系中胶体光子晶体膜为1～10wt％。化妆品的基料包括：体质颜料(4～12wt％)，涂膜形成剂(0～25wt％)，溶剂部分(包括油性部分(38～70wt％)，水性部分(3～12wt％)及其它助剂(0～5wt％))。

所述的体质颜料为TiO₂、高岭土或滑石粉中的一种或一种以上的混合物。

所述的涂膜形成剂选自硝化纤维素、醇酸树脂、磺胺树脂或丙烯酸树脂等中的一种或一种以上的混合物等。

所述的油性部分包括蜡质成分，合成油及油性溶剂。其中蜡质成分为小烛树蜡、固体石蜡、蜂蜡或巴西棕榈蜡的一种或几种混合；合成油多为甘油酯，特别是甘油三酸酯或蓖麻醇酸辛基十二烷酯的一种或几种混合；油性溶剂为蓖麻油及一些助溶剂，象异硬脂酸二甘油酯，癸二酸二乙酯，四氢糠醇及其乙酸酯。

所述的水性部分包括去离子水、甘油、丙二醇、甘醇或聚乙二醇等中的一种或几种混合。

所述的其它助剂包括非离子表面活性剂，增塑剂等。其中非离子表面活性剂多为环氧乙烷-环氧丙烷嵌锻共聚物，如聚氧乙烯(25)聚氧丙烯(202)十四烷醚；增塑剂为柠檬酸乙酰三丁酯、樟脑等中的一种或几种混合。

本发明中具有核-壳结构的单分散聚合物乳胶粒通过无皂乳液聚合一步法制备，其制备工艺简单，乳胶粒的大小及形态容易控制，所制备得到的乳胶粒不需要进行任何提纯就可实现多分散指数小于或等于0.005。本发明的胶体光子晶体膜的自组装制备，采用一种简单的方法实现：将一定浓度的单分散乳胶粒均匀覆盖在平整基材上，待其中的分散液挥发干后，便形成周期性排列有序的三维光子晶体膜，光子晶体有序程度优良。本发明方法简单易行，所需设备简单，有利于实现光子晶体膜的大规模制备。根据所用单分散乳胶粒粒径的不同，本发明所得胶体光子晶体膜的光子带隙在紫外区发生变化。

前述采用一步乳液聚合制备得到的具有硬核-软壳结构的单分散乳胶粒在自组装过程中壳层发生变形，形成致密的结构，有利于提高膜的机械稳定性。

本发明是通过利用光子带隙在紫外区的光子晶体对光线的调控作用实现对紫外线的防护，同时也是对解决紫外线对人体辐射的防护提出了一新途径，该方法成本低，容易实现。

本发明方法制备得到的乳晶膜由于为聚合物膜，在预防紫外线的同时，对人体无毒害，且又可避免常规紫外吸收剂的饱和性问题，可广泛应用在预防紫外线的涂层，防晒化妆品等领域。

由于光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜所用的材料为功能性可调的聚合物，这样使得胶体晶体膜与各种基材之间具有很好的黏结性。

以下结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1a.本发明实施例4的三维周期性排列长程有序胶乳光子晶体膜的SEM照片(粒径为160nm)。

图1b.本发明实施例4的胶体光子晶体膜的反射光谱图，根据乳胶粒子从小到大变化，光子带隙位置分别为：253，281，300，319，327，345，380nm

图2a.为本发明实施例5中的DTM的分子结构式，该分子类似DNA中的一个碱基对。

图2b.为本发明实施例5中的紫外辐照示意图。

图2c.为本发明实施例5中不同条件下辐照6小时后DTM分子在UV-VIS中检测的结果图。

图2d.为本发明实施例5中不同条件下辐照18小时后DTM分子在UV-VIS检测的结果图

具体实施方式

实施例1：(单分散聚合物乳胶粒制备)

将单体混合物甲基丙烯酸甲酯(0.5克)、苯乙烯(7克)、甲基苯乙烯(8克)及丙烯酸(0.5克)，pH缓冲剂碳酸氢铵(0.5克)及乳化剂十二烷基苯磺酸钠与十二烷基磺酸钠的混合物(重量百分比1∶1)(0.038g)分散在水(100mL)中，将所得到的混合体系在500rpm搅拌混合，并加热到65℃。加入10毫升的过硫酸铵(0.5克溶解在20毫升水中)水溶液使反应开始进行，反应4.5小时后再加入5毫升的过硫酸铵水溶液，其余的过硫酸铵水溶液在继续反应4.5小时后加入，反应随后持续3小时结束。最终得到多分散指数小于或等于0.005，粒径范围为100nm的单分散聚合物乳胶粒。

当改变其中乳化剂十二烷基苯磺酸钠与十二烷基磺酸钠的混合物(重量百分比1∶1)的用量分别为、0.034、0.0304、0.019、0.015、0.0113或0.0077g时，所得到最终乳胶粒粒径范围分别为115，120，125，130，150或160nm，乳胶粒的多分散指数小于或等于0.005。

实施例2：(单分散聚合物乳胶粒制备)

将单体混合物醋酸乙烯酯(0.5克)、甲基丙烯酸丁酯(0.5克)，甲基苯乙烯(21克)、丙烯酰胺(0.6克)及丙烯酸(0.4克)，pH缓冲剂磷酸氢钠(0.6克)与碳酸氢铵(0.6克)的混合物及乳化剂十二烷基硫酸钠(0.0547g)溶解在水(100mL)中，将所得到的混合体系在800rpm搅拌混合，并加热到85℃。加入10毫升的引发剂(由过硫酸钾(0.6克)与过硫酸铵(0.4克)溶解在20毫升水中得到)使反应开始进行，反应2小时后再加入5毫升的引发剂水溶液，其余的引发剂水溶液在继续反应2小时后加入，反应随后持续1小时后结束。最终得到多分散指数小于或等于0.005，粒径范围为100nm的单分散聚合物乳胶粒。

当改变其中乳化剂十二烷基硫酸钠的用量分别为0.049、0.0437、0.0274、0.0219、0.0163或0.011g时，所得到最终乳胶粒粒径范围分别为115，120，125，130，150或160nm，乳胶粒的多分散指数小于或等于0.005。

实施例3：(单分散聚合物乳胶粒制备)

将单体混合物甲基丙烯酸异丁酯(1.2克)，甲基苯乙烯(18克)及甲基丙烯酸(1.2克)，pH缓冲剂碳酸氢钠(1.0克)及乳化剂十二烷基磺酸钠(0.0486mg)溶解在水(100mL)中，将所得到的混合体系在600rpm搅拌混合，并加热到75℃。加入10毫升的过硫酸钾(0.8克溶解在20毫升水中)水溶液使反应开始进行，反应3.5小时后再加入5毫升的过硫酸钾水溶液，其余的过硫酸钾水溶液在继续反应3小时后加入，反应随后持续2小时后结束。最终得到多分散指数小于或等于0.005，粒径范围约为100nm的单分散聚合物乳胶粒。

当改变其中乳化剂十二烷基磺酸钠的用量分别为0.0436、0.0388、0.0243、0.0194、0.0145或0.0976mg时，所得到最终乳胶粒粒径范围分别为115，120，125，130，150或160nm，乳胶粒的多分散指数小于或等于0.005。

实施例4：(应用于预防紫外线涂层)(胶乳光子晶体膜制备)

在室温下将浓度为5wt％的实施例1中制备得到的单分散聚合物乳胶粒分别均匀覆盖在清洁的玻璃、硅片或不锈钢板基材上，待其中的分散液水分挥发干后，便形成周期性排列有序的三维光子晶体膜。如图1a所示。实施例1中所得单分散聚合物乳胶粒的粒径分别为100，115，120，125，130，150或160，相应所制备得到的胶体光子晶体膜的光子带隙位置分别为253，281，300，319，327，345，380nm，如图1b所示。所得到的涂层可以直接用于预防紫外线，根据所用基材不同，所用的涂层可以用在汽车贴膜，玻璃等设施上。

实施例5：(用作预防紫外线的涂层)

将其中采用实施例1方法制备得到的乳胶粒径为100nm的小球采用实施例4制备得到光子带隙位置在253nm的胶体光子晶体膜。将此膜应用于预防波长为254nm的紫外光源。

采用相同尺寸的空白石英玻璃3块，将采用实施例1方法制备得到的粒径为100nm胶乳的丙酮溶液涂膜在一块石英玻璃上，将同样的粒径为100nm的胶乳采用实施例4方法在另一块石英玻璃上制备得到光子带隙位置在253nm的胶体光子晶体膜，第3块石英玻璃不涂覆任何物质；将3块石英玻璃分别覆盖在相同浓度的DTM溶液上(DTM的分子结构式如图2a所示，该分子类似DNA中的一个碱基对)，用相同强度的波长为254nm的紫外光辐照溶液(如图2b所示)。在辐照6小时后，通过UV-VIS检测DTM溶液在紫外辐照情况下的衰变。结果发现：采用膜覆盖溶液可以有效的预防紫外线对DTM分子的破坏作用，而覆盖具有一定光子带隙位置的光晶膜具有更好的防护作用。这说明覆盖光晶膜不仅具有一般膜所具有的防护作用，其周期性排列使其具有更好的防护紫外线辐射作用。结果如图2c所示。连续辐照18小时后的UV-VIS检测结果如图2d所示。两次实验结果表明：长时间的辐照使光晶膜显示更强的防紫外辐射优势。

实施例6：(用作预防紫外线的涂料)

将用实施例1制备得到的单分散聚合物乳胶粒，粒径分别为100，115，120，125，130，150或160，采用实施例4方法制备得到的胶体光子晶体膜分别从玻璃基材上剥离(用量为10wt％)，粉碎到微米级大小，分别与丙烯酸清漆(60wt％)及一定量乙醇(30wt％)相混合使用，均得到预防紫外线涂料。

实施实例7：(应用于预防紫外线的口红)

TiO₂(10wt％)，胶体光子晶体(8.0wt％，代替紫外线吸收剂部分)，小烛树蜡(5.0wt％)，固体石蜡(4.0wt％)，巴西棕榈蜡(2.0wt％)，蓖麻油(30.0wt％)，异硬脂酸二甘油酯(28.50wt％)，聚氧乙烯(25)聚氧丙烯(202)十四烷醚(1.5wt％)，去离子水(8.0wt％)，甘油(2.0wt％)，丙二醇(1.0wt％)。

制法：将TiO₂及用前述实施例1制备得到的粒径为100nm的单分散聚合物乳胶粒采用实施例4方法制备得到的胶体光子晶体(粉碎到微米大小)加入蓖麻油中，用滚筒处理；将去离子水，甘油，丙二醇在80℃均一溶解形成水相；将其它成分混合加热熔解后，将前述滚筒处理部分及水相部分加入，使用均质搅拌机均一分散，随后，使其流入模具后冷却成为细圆条状。

Claims

1. 一种光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜，其特征是：所述的光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜是具有硬核-软壳结构的单分散聚合物乳胶粒堆砌而成的；单分散聚合物乳胶粒的壳层厚20～50nm，乳胶粒粒径范围为100～160nm，多分散指数小于或等于0.005。

2. 根据权利要求1所述的胶体光子晶体膜，其特征是：所述的胶体光子晶体膜的光子带隙分布在200～400nm的紫外区域；随着乳胶粒粒径由大到小变化，所得到的胶体光子晶体膜的反射光谱的峰值位置发生蓝移。

3. 根据权利要求1所述的胶体光子晶体膜，其特征是，所述的单分散聚合物乳胶粒是通过下述方法制备得到的：

将亲水性依次增加的单体1，单体2，单体3混合分散在含有pH缓冲剂和乳化剂的水溶液中；将所得到的乳液聚合体系在转速为300～800rpm的转速下搅拌混合，并加热到65～85℃，加入引发剂总量1/2的引发剂使反应开始进行，反应2～4.5小时后再加入引发剂总量1/4的引发剂，其余的引发剂在继续反应2～4.5小时后加入，所述的引发剂总用量相当单体总重量的0.2～1wt％；反应结束后得到多分散指数小于或等于0.005，粒径范围为100～160nm的具有硬核-软壳结构的单分散聚合物乳胶粒；

所述单体的总用量为乳液聚合体系总重量的11～17wt％；单体1的用量为乳液聚合体系中单体总重量的88～94wt％，单体2为3～6wt％，单体3为3～6wt％；pH缓冲剂在乳液聚合体系中的浓度为0.02～0.99wt％，乳化剂在乳液聚合体系中的浓度为0.0068～0.067wt％；

所述的单体1选自苯乙烯、甲基苯乙烯或它们的混合物；

所述的单体2选自丙烯酸酯类、醋酸乙烯酯或它们的混合物；

所述的单体3选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯氰或它们的任意混合物。

4. 根据权利要求3所述的胶体光子晶体膜，其特征是：所述的丙烯酸酯类选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯或它们的任意混合物。

5. 根据权利要求3所述的胶体光子晶体膜，其特征是：所述的引发剂是以水溶液的形式引入到聚合体系中，其溶液浓度为2～5wt％；引发剂选自碱金属硫酸盐、过硫酸铵或它们的混合物。

6. 根据权利要求3所述的胶体光子晶体膜，其特征是：所述的乳化剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或一种以上的混合物。

7. 根据权利要求3所述的胶体光子晶体膜，其特征是：所述的pH缓冲剂选自碳酸氢铵、碳酸氢钠、磷酸氢钠中的一种或一种以上的混合物。

8. 一种根据权利要求1或2所述的胶体光子晶体膜的制备方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：

(1)室温下将单分散聚合物乳胶粒分散在水中，然后将所得到的单分散聚合物乳胶粒乳液均匀覆盖在平整基材上，其中单分散聚合物乳胶粒乳液的浓度为5～30wt％；

(2)常温常压下使步骤(1)分散单分散聚合物乳胶粒的溶剂水挥发，单分散聚合物乳胶粒在基材上以面心立方堆砌，当涂膜干燥后，从基材上剥离，得到光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜；

所述的光子带隙在紫外区的聚合物胶体光子晶体膜是具有硬核-软壳结构的单分散聚合物乳胶粒堆砌而成的，单分散聚合物乳胶粒的壳层厚20～50nm，乳胶粒粒径范围为100～160nm，多分散指数小于或等于0.005。

9. 根据权利要求8所述的胶体光子晶体膜的制备方法，其特征是，所述的单分散聚合物乳胶粒是通过下述方法制备得到的：

所述的单体1选自苯乙烯、甲基苯乙烯或它们的混合物；

所述的单体2选自丙烯酸酯类、醋酸乙烯酯或它们的混合物；

所述的单体3选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯氰或它们的任意混合物；

所述的引发剂是以水溶液的形式引入到聚合体系中，其溶液浓度为2～5wt％；引发剂选自碱金属硫酸盐、过硫酸铵或它们的混合物；

所述的乳化剂选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或一种以上的混合物；

所述的pH缓冲剂选自碳酸氢铵、碳酸氢钠、磷酸氢钠中的一种或一种以上的混合物。

10. 一种根据权利要求1～7任一项所述的胶体光子晶体膜的用途，其特征是：所述的乳胶光子晶体膜作为预防紫外线的材料、或作为预防紫外线的化妆品中的材料，或将乳胶光子晶体膜作为预防紫外线涂料的紫外线吸收剂或成膜剂。