[发明专利]一种基于刷状嵌段聚合物的自组装物及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于刷状嵌段聚合物的自组装物及其合成方法和应用，所述自组装物的合成方法，包括以下步骤：将刷状嵌段共聚物PNBPM‑b‑PNDM均匀分散在四氢呋喃中，将混合液涂布在玻璃片上，室温下溶剂挥发以后得到聚合物薄膜。本发明使得光子晶体材料可以应用于光传感器、光阀及颜料和染料等方面，具有极大的实用价值。

技术领域

本发明涉及刷状嵌段共聚物的制备技术领域，特别是涉及一种基于刷状嵌段聚合物的自组装物及其合成方法和应用。

背景技术

光子晶体因内部光子禁带结构的存在可以调控光波的传播，从而使其具有很大的应用价值，如做特殊颜料、波导及反射涂层等等。响应性光子晶体是一类反射波长可以随外界物理或化学条件变化而改变的材料。这种材料除了具有传统光子晶体所必需的周期性结构之外，还必须存在响应性基团。常见的有两种方法引入响应性基团：(1)利用响应性材料作为基质来直接构建光子晶体结构，如利用嵌段聚合物自组装制备一维光子晶体，在溶剂氛围下链段溶胀从而表现出反射波长的改变。(2)首先制备出光子晶体结构，然后将响应性材料掺杂至基体中，形成稳定的光子晶体复合材料。根据需要，通过以上两种方法可以设计制备出Ph、温度、化学溶剂、电场及磁场等不同的响应性光子晶体材料。

温敏性光子晶体是一种研究较为广泛的响应性光子晶体材料。自Asher(A.Asher,et al. Science 1996,274,959.)的开创性工作以来，众多结构相似的温敏性光子晶体材料被报道。其中较多的是将胶体晶体嵌入至聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)制得的温敏性水凝胶光子晶体。因PNIPAM是一种热敏聚合物，其具有较低临界溶解温度(LCST，约32℃)，当温度升高时，聚合物由亲水变为疏水，排出水分并体积收缩，使得胶体晶体中的粒子间距减小，导致反射波长蓝移。当温度降低时，又可恢复至原来状态。尽管利用此类方法制备的光子晶体材料具有较为明显的温度响应性行为，但过程较复杂，且难以制备出大范围的光子晶体材料。因此发明一种简单可行的，低成本的技术来制备温度响应性一维光子晶体材料尤为重要。

本专利发明了一种新型的刷状嵌段共聚物(PNBPM-b-PNDM)，其通过简单低沸点溶剂薄膜自组装得到了一系列一维光子晶体材料，且在加热条件下具有明显的温度响应性行为。有望在光学传感器等方面得到实际应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于刷状嵌段聚合物的自组装物及其合成方法和应用，有望在光传感器、光阀及颜料和染料方面得到实际应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

本发明的一种基于刷状嵌段聚合物的自组装物，由刷状嵌段聚合物自组装而成，所述刷状嵌段共聚物，记为PNBPM-b-PNDM，其结构式为：

其中m为NBPM的聚合度，m＝100-1500；n为NDM的聚合度，n＝100-1500；主链聚合度为200-3000；

其中：NBPM的结构式为：

NDM的结构式为：

优选的，m＝n。

优选的，所述NBPM的聚合度m为180-220、NDM的聚合度n为180-220时，所述自组装物加热前呈暗紫色，加热后呈蓝色，优选m＝200，n＝200。

优选的，所述NBPM的聚合度m为280-320、NDM的聚合度n为280-320时，所述自组装物加热前呈蓝色，加热后呈亮绿色，优选m＝300，n＝300。

优选的，所述NBPM的聚合度m为380-420、NDM的聚合度n为380-420时，所述自组装物呈绿色，加热后呈红色，优选m＝400，n＝400。