CN114836046B - 一种光子晶体颜料及其制备方法 - Google Patents

一种光子晶体颜料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114836046B
CN114836046B CN202210604738.3A CN202210604738A CN114836046B CN 114836046 B CN114836046 B CN 114836046B CN 202210604738 A CN202210604738 A CN 202210604738A CN 114836046 B CN114836046 B CN 114836046B
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular weight
photonic crystal
blend
mol
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210604738.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114836046A (zh
Inventor
宋东坡
易涵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202210604738.3A priority Critical patent/CN114836046B/zh
Publication of CN114836046A publication Critical patent/CN114836046A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114836046B publication Critical patent/CN114836046B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L87/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds, obtained otherwise than by polymerisation reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C08L87/005—Block or graft polymers not provided for in groups C08L1/00 - C08L85/04
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G81/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
    • C08G81/02—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers at least one of the polymers being obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C08G81/024—Block or graft polymers containing sequences of polymers of C08C or C08F and of polymers of C08G
    • C08G81/025—Block or graft polymers containing sequences of polymers of C08C or C08F and of polymers of C08G containing polyether sequences
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/65—Additives macromolecular
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光子晶体颜料及其制备方法，属于光子晶体颜料制备技术领域。光子晶体颜料的制备方法，包括以下任意一种方法：(1)将两种不同分子量的两亲性嵌段共聚物刷共混后得到共混物，将共混物溶于有机溶剂中，过滤，将滤液加入表面活性剂溶液中，乳化后，挥发有机溶剂，得到所述光子晶体颜料；(2)将两亲性嵌段共聚物刷与亲油性均聚物(聚苯乙烯均聚物HS)共混后得到共混物，将共混物溶于有机溶剂中，过滤，将滤液加入表面活性剂溶液中，乳化后，挥发有机溶剂，得到所述光子晶体颜料。本发明的制备步骤简单，避免了通过合成大量精确分子量聚合物刷制备全光谱结构色的过程，体现了高效性。

Description

一种光子晶体颜料及其制备方法
技术领域
本发明涉及光子晶体颜料制备技术领域，特别是涉及一种光子晶体颜料及其制备方法。
背景技术
光子晶体微球，因其内部光子禁带结构的存在可以调控光的传播路线，因此具有较大的应用价值。由于光子晶体微球中结构色的产生依靠其自身的结构，并不会像普通颜料或色素随着时间而褪去，同时具有普通颜料或色素所不具备的高亮度，高饱和度，虹彩现象和偏振效应等特点，因此受到了大家的广泛关注。
通过自组装来制造结构有色材料对于模仿自然界物种的颜色是非常有意义的。目前，这些颜料通常是通过胶体粒子或嵌段共聚物(BCPs)自组装等传统方法获得的。但胶体粒子自组装通常需要无机材料填充以实现光子特性，增加了制备步骤、且耗时长、操作复杂、制备条件苛刻。嵌段共聚物(BCPs)的两个嵌段的不相容性会导致发生微相分离，从而表现出自组装特性，该种方法获得的周期尺寸通常在100nm以内，要想获得更大的周期尺寸，通常需要合成更高分子量的嵌段共聚物(BCPs)，但与此同时也带来了链段高度缠结、难以发生有序相分离、自组装效率降低等问题。
瓶刷嵌段共聚物(BBCPs)是理想的制造光子晶体颜料的材料，它的聚合物侧链紧密接枝到线性骨架上，可以降低缠结，快速自组装成具有超过100nm的大周期尺寸的光子晶体结构。然而，传统的聚合物刷自组装的方法只能获得一维层状结构，且高分子量聚合物刷的合成比较困难。最近，研究发现可以通过两亲性嵌段共聚物刷的乳液自组装的方法获得三维有序多孔光子晶体微球，且结构尺寸可以扩大到几百纳米。孔径的大小可以通过改变分子量来调节，分子量的微小变化就会导致多孔结构的尺寸发生明显变化，以两亲性嵌段共聚物刷PS-b-PEO为例，由分子量为39.8×104g/mol/的刷组装得到的绿色微球，孔径为185nm，由分子量为47.5×104g/mol的刷组装得到的红色微球，孔径为247nm，因此分子量的精确控制是精细色彩调整的先决条件，但在实际合成中分子量的精确调控需要合成多个分子量的两亲性嵌段聚合物刷，耗时长，成本高，阻碍了光子晶体颜料的实际应用。
因此，为了避免对精细颜色调整时困难且耗时的化学合成要求，目前需要提供一种简单且高效的策略来生产具有可调全光谱颜色的光子晶体颜料。
发明内容
本发明的目的是提供一种光子晶体颜料及其制备方法，以解决现有技术中存在的合成步骤复杂，合成成本高，难以精确调控等问题，为光子晶体颜料在实际生产中的大规模应用提供了便利。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明的技术方案之一：一种光子晶体颜料的制备方法，步骤包括方法(1)或方法(2)，其中：
方法(1)：将两种不同分子量的两亲性嵌段共聚物刷共混后得到共混物，将共混物溶于有机溶剂中，过滤，将滤液加入表面活性剂溶液中乳化，挥发有机溶剂，得到所述光子晶体颜料；
方法(2)：将两亲性嵌段共聚物刷与聚苯乙烯均聚物(HS)共混后得到共混物，将共混物溶于有机溶剂中，过滤，将滤液加入表面活性剂溶液中乳化，挥发有机溶剂，得到所述光子晶体颜料。
进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述两亲性嵌段共聚物刷的分子量为15×104～70×104g/mol，聚合度为60～200，疏水嵌段的聚合度为30～100，亲水嵌段的聚合度为30～100。
更进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述两亲性嵌段共聚物刷为亲水聚合物和亲油聚合物共聚得到的共聚物刷；所述亲水聚合物(PEO)占两亲性嵌段聚合物刷的质量分数为20～80％。
更进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述亲水聚合物(PEO)的质量分数为两亲性嵌段聚合物刷总质量的50％。
进一步地，方法(1)中，所述两种不同分子量的两亲性嵌段共聚物刷为高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷；所述高分子量共聚物刷的分子量为35×104～42×104g/mol；所述低分子量共聚物刷的分子量为15×104～25×104g/mol；
方法(2)中，所述聚苯乙烯均聚物的分子量为1.0×103～1.0×104g/mol；所述两亲性嵌段共聚物刷的分子量为45×104～70×104g/mol。
进一步地，方法(1)中所述高分子量共聚物刷占所述共混物的质量百分比为10～90％；方法(2)中所述聚苯乙烯均聚物占所述共混物的质量百分比为5～90％。
进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述两亲性嵌段共聚物刷的制备具体包括：
将聚苯乙烯(NB-PS)、聚环氧乙烷(NB-PEO)和催化剂以摩尔比25:25:1～95:95:1混合后进行聚合反应(ROMP方法)，得到所述两亲性嵌段共聚物刷(PS-b-PEO)；所述催化剂为(第三代Grubbs催化剂)。
进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述有机溶剂为与水不相溶的有机溶剂；所述与水不相溶的有机溶剂选自甲苯、二甲苯中的一种，所述表面活性剂选自聚乙烯醇(PVA)。
进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述表面活性剂溶液的浓度为0.2～2wt％。
进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述乳化的方法为膜乳化、微流控或震荡。
更进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述共混物在有机溶剂中的浓度为1～20mg/mL。
更进一步地，方法(1)中，所述共混物在有机溶剂中的浓度为20mg/mL。
更进一步地，方法(1)和方法(2)中，所述挥发在温度为25℃、相对湿度(RH)为50％的条件下进行；所述挥发的时间为48～72h。
更进一步地，当高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷的质量比为7:3，分子量比为1.5～2时，所述挥发的时间为64h，制备得到紫色至红色几乎覆盖全色谱的光子晶体颜料，其反射波长范围在400～700nm。
更进一步地，当高分子量共聚物刷与低分子量共聚物刷分子量比为2，高分子量共聚物刷与共混物的质量百分比为30～80％时，所述挥发的时间为64h，制备得到紫色至红色几乎覆盖全色谱的光子晶体颜料，其反射波长范围在400～700nm。
更进一步地，当聚苯乙烯均聚物与共混物的质量百分比为10～50％时，所述挥发的时间为64h，制备得到紫色至红色几乎覆盖全色谱的光子晶体颜料，其反射波长范围在400～700nm。
更进一步地，方法(1)和方法(2)制备得到的光子晶体球的直径均为40～80μm，吸收光谱范围均为紫色到红色，反射波长范围均在400nm～700nm。
本发明的技术方案之二：一种上述制备方法制备的光子晶体颜料。
本发明的技术方案之三：一种上述光子晶体颜料在制备涂料中的应用。
本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明提供了由高分子量、低分子量的两种两亲性嵌段共聚物刷(PS-b-PEO为例)混合或两亲性嵌段共聚物刷(PS-b-PEO为例)与亲油性均聚物(聚苯乙烯均聚物为例)混合，通过乳液自组装制备结构色乳液滴的方法，将聚合物溶于有机溶剂中，通过有机溶剂与表面活性剂水溶液之间的乳化，制备得到光子晶体颜料，制备步骤简单，避免了通过合成大量精确分子量聚合物刷制备全光谱结构色的过程，体现了光子晶体颜料制备的高效性。
通过在油包水(W/O)界面处压缩高分子量的嵌段共聚物刷(BBCP)和拉伸低分子量的BBCP，可以获得均匀的内部W/O液滴。内部液滴的球面曲率可以通过改变两种不同BBCP的相对比率来很好的控制，从而可以产生在整个可见光谱范围内精确可调的光子晶体球，而不需要精确合成各种不同分子量的聚合物刷。
聚苯乙烯均聚物通过扩散迁移到BBCP的侧链HS内部，改变了HS与PEO之间的质量分数，使油包水(W/O)内部液滴的球面曲率发生变化。可以通过改变BBCP与HS的相对比率来控制球面曲率即内液滴的尺寸，而不需要精确合成各种分子量的聚合物刷。
(2)本发明制备的光子晶体颜料(光子晶体微球)，颜色单一，不含其它杂质色，具有高饱和度和亮度，呈现出能直接通过裸眼观察到的明显的颜色。
(3)本发明通过调整亲油性均聚物(聚苯乙烯均聚物HS)或两亲性嵌段共聚物刷的相对含量(配方调节)，可以自由改变得到的光子晶体球的反射波波长，在400～700nm范围内任意调节，降低了生产成本，在实际生产生活等领域具有潜在应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1～6制备的光子晶体颜料的反射光谱图；
图2为本发明实施例1～6制备的光子晶体颜料的单个微粒的峰值波长与高分子量两亲性嵌段共聚物刷的重量百分比函数关系图；
图3为本发明实施例7～9制备的光子晶体颜料的反射峰波长变化图；
图4为本发明实施例10～12制备的光子晶体颜料的反射光谱图；
图5为本发明实施例13～15制备的光子晶体颜料的反射光谱图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
一种光子晶体颜料的制备方法：
(1)高分子量共聚物刷的制备
采用ROMP的方法依次将摩尔比为50:50:1的降冰片烯封端的聚苯乙烯(NB-PS，分子量为4300g/mol)、聚环氧乙烷(NB-PEO，分子量为4000g/mol)和Grubbs第三代催化剂加入聚合瓶中，聚合完全，得到两亲性嵌段聚合物刷(PS-b-PEO)，分子量为40.9×104g/mol，分子量分布(PDI)为1.53，亲水部分聚环氧乙烷(PEO)的质量分数为50％，聚合度为151，疏水嵌段的聚合度为74，亲水嵌段的聚合度为77。
(2)低分子量共聚物刷的制备
采用ROMP的方法依次将摩尔比为25:25:1，的降冰片烯封端的聚苯乙烯(NB-PS，分子量为4300g/mol)、聚环氧乙烷(NB-PEO，分子量为4000g/mol)和Grubbs第三代催化剂入聚合瓶中，聚合完全，得到两亲性嵌段聚合物刷(PS-b-PEO)，分子量为20.5×104g/mol，分子量分布(PDI)为1.26，亲水部分聚环氧乙烷(PEO)的质量分数为50％，聚合度为62，疏水嵌段的聚合度为30，亲水嵌段的聚合度为32。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比30:70混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(淡蓝色的光子晶体球，直径为70μm)，反射波长为428nm；反射光谱图见图1。
实施例2
(1)高分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(2)低分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比40:60混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(蓝色的光子晶体球，直径为72μm)，反射波长为440nm；反射光谱图见图1和图2。
实施例3
(1)高分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(2)低分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比50:50混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(蓝绿色的光子晶体球，直径为67μm)，反射波长为478nm；反射光谱图见图1和图2。
实施例4
(1)高分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(2)低分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比60:40混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(黄绿色的光子晶体球，直径70μm)，反射波长为533nm；反射光谱图见图1和图2。
实施例5
(1)高分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(2)低分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比70:30混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(橙色的光子晶体球，直径为70μm)，反射波长为596nm；反射光谱图见图1和图2。
实施例6
(1)高分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(2)低分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比80:20混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(粉红色的光子晶体球，直径为67μm)，反射波长为679nm；反射光谱图见图1和图2。
实施例7
(1)高分子量共聚物刷的制备
采用ROMP的方法依次将摩尔比为40:40:1的降冰片烯封端的聚苯乙烯(NB-PS，分子量为4300g/mol)、聚环氧乙烷(NB-PEO，分子量为4000g/mol)和Grubbs第三代催化剂加入聚合瓶中，聚合完全，得到两亲性嵌段聚合物刷(PS-b-PEO)，分子量为37.1×104g/mol，分子量分布(PDI)为1.28，亲水部分聚环氧乙烷(PEO)的质量分数为50％，聚合度为115，疏水嵌段的聚合度为54，亲水嵌段的聚合度为61。
(2)低分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷的分子质量比为1.81。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比3:7混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(蓝色的光子晶体球，直径为72μm)，反射波长为448nm；反射波长变化图见图3。
实施例8
(1)高分子量共聚物刷的制备
将采用ROMP的方法依次将摩尔比为45:45:1的降冰片烯封端的聚苯乙烯(NB-PS，分子量为4300g/mol)、聚环氧乙烷(NB-PEO，分子量为4000g/mol)和Grubbs第三代催化剂加入聚合瓶中，聚合完全，得到两亲性嵌段聚合物刷(PS-b-PEO)，分子量为38.5×104g/mol，分子量分布(PDI)为1.42，亲水侧链聚环氧乙烷(PEO)的分子量为4000g/mol，疏水侧链聚苯乙烯(PS)的分子量为4300g/mol，亲水部分聚环氧乙烷(PEO)的质量积分数为50％，聚合度为132，疏水嵌段的聚合度为63，亲水嵌段的聚合度为69。
(2)低分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷的分子质量比为1.88。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比3:7混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(蓝绿色的光子晶体球，直径为71μm)，反射波长为480nm；反射波长变化图见图3。
实施例9
(1)高分子量共聚物刷的制备
将采用ROMP的方法依次将摩尔比为50:50:1的降冰片烯封端的聚苯乙烯(NB-PS，分子量为4300g/mol)、聚环氧乙烷(NB-PEO，分子量为4000g/mol)和Grubbs第三代催化剂加入聚合瓶中，聚合完全，得到两亲性嵌段聚合物刷(PS-b-PEO)，分子量为40.9×104g/mol，分子量分布(PDI)为1.53，亲水部分聚环氧乙烷(PEO)的质量分数为50％，聚合度为151，疏水嵌段的聚合度为74，亲水嵌段的聚合度为77。
(2)低分子量共聚物刷的制备，同实施例1。
高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷的分子质量比为2.0。
(3)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)和步骤(2)制备得到的高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷以质量比3:7混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为23000～27000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(橙色的光子晶体球，直径为67μm)，反射波长为596nm；反射波长变化图见图3。
实施例10
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备
将采用ROMP的方法依次将摩尔比为60:60:1的降冰片烯封端的聚苯乙烯(NB-PS，分子量为3700g/mol)、聚环氧乙烷(NB-PEO，分子量为4000g/mol)和催化剂加入聚合瓶中，聚合完全，得到两亲性嵌段聚合物刷(PS-b-PEO)，分子量为46.2×104g/mol，分子量分布(PDI)为1.14，亲水部分聚环氧乙烷(PEO)的质量分数为50％，聚合度为120，疏水嵌段的聚合度为62，亲水嵌段的聚合度为58。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为3700g/mol)以质量比95:5混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(绿色的光子晶体球，直径为68μm)，反射波长为526nm；反射光谱图见图4。
实施例11
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备，同实施例10。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为3700g/mol)以质量比85:15混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(蓝绿色的光子晶体球，直径为72μm)，反射波长为492nm；反射光谱图见图4。
实施例12
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备，同实施例10。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为3700g/mol)以质量比70:30混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(蓝色的光子晶体球，直径为70μm)，反射波长为441nm；反射光谱图见图4。
实施例13
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备
将采用ROMP的方法依次将摩尔比为75:75:1的降冰片烯封端的聚苯乙烯(NB-PS，分子量为3700g/mol)、聚环氧乙烷(NB-PEO，分子量为4000g/mol)和催化剂加入聚合瓶中，聚合完全，得到两亲性嵌段聚合物刷(PS-b-PEO)，分子量为57.8×104g/mol，分子量分布(PDI)为1.16，亲水部分聚环氧乙烷(PEO)的质量分数为50％，聚合度为150，疏水嵌段的聚合度为78，亲水嵌段的聚合度为72。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为2000g/mol)以质量比50:50混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液加入到采用微流控的方式质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为23000～27000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(蓝色的光子晶体球，直径为74μm)，反射波长为455nm；反射光谱图见图5。
实施例14
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备，同实施例13。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为3700g/mol)以质量比50:50混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，采用微流控的方式使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(绿色的光子晶体球，直径为65μm)，反射波长为525nm；反射光谱图见图5。
实施例15
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备，同实施例13。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为10000g/mol)以质量比50:50混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为23000～27000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(红色的光子晶体球，直径为70μm)，反射波长为655nm；反射光谱图见图5。
实施例16
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备
将采用ROMP的方法依次将摩尔比为90:90:1的降冰片烯封端的聚苯乙烯(NB-PS，分子量为3700g/mol)、聚环氧乙烷(NB-PEO，分子量为4000g/mol)和催化剂加入聚合瓶中，聚合完全，得到两亲性嵌段聚合物刷(PS-b-PEO)，分子量为69.3×104g/mol，分子量分布(PDI)为1.16，亲水部分聚环氧乙烷(PEO)的质量分数为50％，聚合度为181，疏水嵌段的聚合度为94，亲水嵌段的聚合度为87。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为2000g/mol)以质量比85:15混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(光子晶体球，颜色在红外区，直径为67μm)。
实施例17
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备，同实施例16。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为3700g/mol)以质量比85:15混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，采用微流控的方式使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(红色的光子晶体球，直径为68μm)，反射波长为686nm。
实施例18
(1)两亲性嵌段共聚物刷的制备，同实施例16。
(2)光子晶体颜料的制备
将步骤(1)制备得到的两亲性嵌段共聚物刷和聚苯乙烯均聚物(HS，分子量为10000g/mol)以质量比85:15混合后得到共混物，将共混物溶于甲苯中，使共混物的浓度为20mg/mL，过滤，得到共混物滤液；将0.5mL共混物滤液采用微流控的方式加入到质量分数为2％的聚乙烯醇(PVA，分子量为13000～23000g/mol)的去离子水溶液中，使其乳化生成聚合物乳液液滴，置于温度为25℃、相对相对湿度(RH)为50％的条件下挥发64h(甲苯完全挥发)，得到光子晶体颜料(绿色的光子晶体球，直径为66μm)，反射波长为532nm。
本发明图1和图2中的实施1～6对应本发明的实施例1～6；
本发明图3中的实施7～9对应本发明的实施例7～9；
本发明图4中的实施10～12对应本发明的实施例10～12；
本发明图5中的实施13～15对应本发明的实施例13～15。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种光子晶体颜料的制备方法，其特征在于，步骤包括方法(1)或方法(2)，其中：
方法(1)：将两种不同分子量的两亲性嵌段共聚物刷共混后得到共混物，将共混物溶于有机溶剂中，过滤，将滤液加入表面活性剂溶液中乳化，挥发有机溶剂，得到所述光子晶体颜料；
方法(2)：将两亲性嵌段共聚物刷与聚苯乙烯均聚物共混后得到共混物，将共混物溶于有机溶剂中，过滤，将滤液加入表面活性剂溶液中乳化，挥发有机溶剂，得到所述光子晶体颜料；
方法(1)和方法(2)中，所述两亲性嵌段共聚物刷的聚合度为60～200，疏水嵌段的聚合度为30～100，亲水嵌段的聚合度为30～100；
方法(1)中，所述两种不同分子量的两亲性嵌段共聚物刷为高分子量共聚物刷和低分子量共聚物刷；所述高分子量共聚物刷的分子量为35×104～42×104g/mol；所述低分子量共聚物刷的分子量为15×104～25×104g/mol；
方法(2)中，所述聚苯乙烯均聚物的分子量为1.0×103～1.0×104g/mol；所述两亲性嵌段共聚物刷的分子量为45×104～70×104g/mol；
方法(1)中所述高分子量共聚物刷占所述共混物的质量百分比为10～90％；方法(2)中所述聚苯乙烯均聚物占所述共混物的质量百分比为5～90％；
方法(1)和方法(2)中，所述两亲性嵌段共聚物刷的制备方法具体包括：
将降冰片烯封端的聚苯乙烯、降冰片烯封端的聚环氧乙烷和催化剂以摩尔比25:25:1～95:95:1混合后进行聚合反应，得到所述两亲性嵌段共聚物刷；所述催化剂为第三代Grubbs催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，方法(1)和方法(2)中，所述有机溶剂选自甲苯、二甲苯中的一种；所述表面活性剂为聚乙烯醇。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，方法(1)和方法(2)中，所述表面活性剂溶液的浓度为0.2～2wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，方法(1)和方法(2)中，所述乳化的方法包括膜乳化、微流控或震荡。
5.一种权利要求1～4任一项所述的制备方法制备的光子晶体颜料。
6.一种权利要求5所述的光子晶体颜料在制备涂料中的应用。
CN202210604738.3A 2022-05-31 2022-05-31 一种光子晶体颜料及其制备方法 Active CN114836046B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210604738.3A CN114836046B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种光子晶体颜料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210604738.3A CN114836046B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种光子晶体颜料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114836046A CN114836046A (zh) 2022-08-02
CN114836046B true CN114836046B (zh) 2022-12-27

Family

ID=82571474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210604738.3A Active CN114836046B (zh) 2022-05-31 2022-05-31 一种光子晶体颜料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114836046B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111363189A (zh) * 2020-03-06 2020-07-03 天津大学 一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法
CN112979991A (zh) * 2021-02-10 2021-06-18 天津大学 一种环境友好结构色乳液的简单制备方法
CN113354824A (zh) * 2021-07-14 2021-09-07 天津大学 一种两亲性嵌段共聚物的应用及可降解光子晶体微球的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9382387B2 (en) * 2012-03-13 2016-07-05 California Institute Of Technology Rapid self-assembly of block copolymers to photonic crystals

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111363189A (zh) * 2020-03-06 2020-07-03 天津大学 一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法
CN112979991A (zh) * 2021-02-10 2021-06-18 天津大学 一种环境友好结构色乳液的简单制备方法
CN113354824A (zh) * 2021-07-14 2021-09-07 天津大学 一种两亲性嵌段共聚物的应用及可降解光子晶体微球的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hierarchical Photonic Pigments via the Confined Self-Assembly of Bottlebrush Block Copolymers;Dong-Po Song, et al.;《ACS Nano》;20190108;第13卷(第2期);1764-1771 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114836046A (zh) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101744904B1 (ko) 양자점-블록공중합체 하이브리드 및 이의 제조 방법과 분산 방법, 그리고 양자점 블록공중합체 하이브리드를 포함하는 발광 소자 및 이의 제조 방법
CN111363189B (zh) 一种乳液有序自组装制备光子晶体材料的方法
Ji et al. On-demand preparation of quantum dot-encoded microparticles using a droplet microfluidic system
CN104487540B (zh) 使用高度反射的试剂的量子产率的提高
CN101260194B (zh) 使用喷涂方法制备聚合物胶体光子晶体膜的方法
CN100381872C (zh) 全色胶体光子晶体膜及其制备方法和用途
DE102016105122B4 (de) Verfahren zur Synthese hybrider Kern-Schale-Mikropartikel umfassend einen Polymerkern und eine Siliziumdioxidschale mit kontrollierter Struktur und Oberfläche
CN105080439A (zh) 一种高荧光强度微球及其制备方法
CN101327479B (zh) 使用喷墨打印方法制备复合带隙胶体光子晶体膜的方法
US7902272B2 (en) Highly diffracting, color shifting, polymerized crystalline colloidal arrays of highly charged polymer spheres, paints and coatings and processes for making the same
Upadhyaya et al. Nanostructured mixed matrix membranes from supramolecular assembly of block copolymer nanoparticles and iron oxide nanoparticles
CN101362865A (zh) 一种纳米色料水性分散体的制备方法
CN101175465A (zh) 着色剂组合物及其用途
CN101486845A (zh) 一种纳米色料水性分散体的制备方法
CN114836046B (zh) 一种光子晶体颜料及其制备方法
CN101259464A (zh) 使用打印方法制备图案化聚合物胶体光子晶体膜的方法
Yu et al. Uniform fluorescent photonic crystal supraballs generated from nanocrystal-loaded hydrogel microspheres
KR102076003B1 (ko) 양친매성 이방성 분체를 포함하는 이중 연속상 유화 조성물
US20220145086A1 (en) Methods of preparing structural colorants
JP4300549B2 (ja) 親水性着色樹脂微粒子、着色水性エマルジョン組成物及びそれらの製造方法
CA2400539A1 (en) Polymer-based nanocomposite materials and methods of production thereof
CN1318539C (zh) 一种荧光微球制备方法、荧光微球及其水分散体系
CN117126308B (zh) 一种基于主客体作用的光子晶体颜料及其制备方法与应用
JP2022527439A (ja) シラン基を有する構造着色剤
CN117024836B (zh) 一种光调控的光子晶体材料及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant