[发明专利]胶质晶体用组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备可用作呈结构性显色的显色材料或光学元件的胶质晶体的组合物、由所述组合物得到的胶质晶体固化膜及胶质晶体固化膜的制备方法。本发明的胶质晶体用组合物及胶质晶体固化膜可应用于光学元件或光功能材料等光学技术领域。

背景技术

将单分散粒子三维有序排列的聚集体被称为胶质晶体。光入射到该胶质晶体时发生衍射或干涉，主要依赖于其周期结构，反射某种特定波长的光（布拉格反射）。例如，亚微米级粒子的胶质晶体，根据该粒子的大小，反射紫外光~可见光，及红外光范围内的光。另外，该反射光的波长产生在可见光区域的情况下，作为结构性显色可识别胶质晶体的颜色。对该胶质晶体的研究正在广泛进行，期待着向以光子晶体为首的各种光学元件、光功能材料等方向发展。胶质晶体可应用于例如以涂料或油墨、化妆品为首的各种显色材料、滤光器、光存储材料、显示器、光开关、传感器或激光器等中。

关于胶质晶体的制备方法，已报告有大量的研究实例。胶质晶体从大范围分，可分类为“最密堆积型（硬型（hard））”及“非最密堆积型”胶质晶体，“非最密堆积型”胶质晶体进一步分为“非最密堆积型（软型（soft））”胶质晶体和“非最密堆积型（准软型）”胶质晶体。

“最密堆积型（硬型（hard））”胶质晶体是二氧化硅或聚苯乙烯等粒子紧密堆积的聚集体，胶质晶体中的粒子相互接触。利用粒子随着水溶性溶剂的蒸发而聚集化，从而使晶体生长，能够得到干燥状态下的胶质晶体。因此，在粒子间存在无数空隙。该硬型胶质晶体，由于仅由粒子间相互接触而聚集，因此机械强度非常弱，轻微外力就能使胶质晶体崩解。因此，已公开有下述制备方法，为了在粒子间的空隙中填充粘结剂以对粒子相互间进行固定，在得到的胶质晶体上涂布单体或聚合物等粘结剂（例如，参见专利文献1）。另外，还公开有下述制备方法，使用通过两步乳液聚合制得的用壳部树脂覆盖核部（粒子）表面的核-壳粒子，从而使壳部填充粒子间的空隙（例如，参见专利文献2）。

另一方面，还公开有通过从以水溶性溶剂为分散介质的粒子分散液中去除离子物质从而得到“非最密堆积型（软型）”胶质晶体的方法（例如，参见专利文献3）。在该制备方法中，通过去离子，使粒子表面的双电荷层膨胀，发生粒子间相互静电排斥作用，结果可抑制粒子的布朗运动，使粒子在分散剂整体中有序排列。但是，该“软型”胶质晶体，由于分散剂为液态，因此粒子的有序排列容易因震动等轻微外力或温度变化等的影响而崩解。因此，作为材料为了具有实用性，需要使维持粒子有序排列的胶质晶体固定化。因此，公开了下述方法，通过在水溶性溶剂中添加少量的水溶性单体，使该单体聚合，从而以聚合物凝胶使胶质晶体固定化（例如，参见专利文献4）。此外，还公开了不使用溶剂的固定化方法（例如，参见专利文献5）。

进一步地，“非最密堆积型（准软型）”胶质晶体，含有形成壳部的直链状聚合物结合在粒子（核部）表面的核-壳粒子。上述专利文献2中记载的由两步乳液聚合制得的核-壳粒子，其是由壳部树脂覆盖核部表面的粒子，因此与“准软型”胶质晶体中所用的核-壳粒子不同。该“准软型”胶质晶体中所用的核-壳粒子的直链状聚合物溶解于有机溶剂。但，由于直链状聚合物结合在核部表面，不会脱离核部，有助于核部的分散稳定化。并且，还公开有在核-壳粒子分散到有机溶剂的状态中，通过直链状聚合物的空间排斥或渗透压效应，能够抑制粒子间的凝聚，形成胶质晶体（例如，参见专利文献6）。“准软型”胶质晶体，与“软型”胶质晶体相比，可用作分散剂的溶剂制约少，具有即使在疏水性有机溶剂或疏水性单体中也可形成胶质晶体的特征。“准软型”胶质晶体，在以直链状聚合物的分子量等控制结晶状态下的粒子间距方面，也比“软型”胶质晶体具有优越性。但是，与“软型”胶质晶体相同，“准软型”胶质晶体的粒子分散剂为液态，因此在实用性上需要使维持粒子有序排列的胶质晶体固定化。对此公开有下述方法，使“准软型”胶质晶体的有机溶剂中含有少量的单体，通过使单体聚合，以聚合物凝胶使胶质晶体固定化（例如，参见专利文献7）。