[发明专利]一种梳状聚合物光致变色纳米微球及其制备方法

说明书

本发明提供了一种光致变色纳米微球的制备方法，通过将光致变色染料溶于一种梳状聚合物单体，加入引发剂后梳状聚合物发生本体聚合，光致变色染料包覆在梳状聚合物中。由于梳状聚合物具有较长的柔性链结构，给予有机光致变色染料足够的开闭环空间，使有机光致变色染料在太阳光或者紫外线的照射下很轻易地发生结构的改变，进而发生变色。使用该方法制备的光致变色微球，具有纳米级别的粒径且大小均一，所需原料绿色无毒易得，生产过程简单高效，对太阳光或者紫外线有良好的响应效果，循环耐久性强，在市场推广以及使用前景方面都非常可观。

技术领域

本发明涉及一种绿色环保的光致变色纳米微球的制备方法，具体涉及到通过将光致变色染料溶于一种梳状聚合物单体，然后向聚合物单体中加入引发剂，待引发剂完全溶于单体中后，将溶有染料与引发剂的单体逐滴加入到含有分散剂的水溶液中，最后将整个混合体系高速剪切分散，在剪切分散的同时，聚合物单体发生本体聚合。

背景技术

高聚物微球是指其直径在纳米至微米级，形状呈球形或类球形的一类高分子材料。高分子微球的应用范围极其广泛，几乎遍布所有领域，特别是医疗卫生以及能源化工方面。例如：高聚物微球可以作为微储存器用来保护和存储某些特殊材料；也可以作为微反应器，让反应在微球内部进行；还可以作为微分离器以及微结构单元等等。

有机体系的光致变色化合物往往伴随着许多与光化学反应有关的过程同时发生，从而导致分子结构的某种改变，其反应方式主要包括：价键异构、顺反异构、键断裂、聚合作用、氧化-还原、周环反应等。光致变色染料分子在聚合物体系中，转换速率和光致异构化紧密依赖于几个参数，如链柔性，空间限制，极性甚至周围介质的质子性。周围环境对染料分子的光致变色效应有着显著的影响，染料分子能否发生结构异化进而变色取决于聚合物基质的极性以及所能为之结构异化所提供的自由体积。

梳状共聚物是多个线型支链同时接枝在一个主链之上所形成的像梳子形状的聚合物，是一种特殊的接枝聚合物。梳状共聚物具有很高的分子内有序性，是一类性能优异的类晶聚合物。与相应的线形聚合物相比，梳状聚合物能够形成有序的一维线性结构。同时，因为存在较大的侧链，梳状聚合物可以达到很高的分子量，形成大尺寸微相分离结构。在梳状聚合物的制备过程中，我们可以通过调节引发剂的用量，反应温度等参数控制其分子量及质量分布。由于梳状结晶聚合物的分子量大且空间结构复杂，梳形聚合物相变材料的渗透性显着降低，可以很好的包覆小分子在其结构空间中，稳定性也得到显着提高。

目前，绝大多数光致变色纳米微球材料是通过将光变染料微胶囊化制备而成，制备过程复杂、制备原料单一、制备方法不可控，且需要用到许多有毒试剂，对人体与环境带来了很大伤害。

专利CN201410557602.7“制备光致变色纳米微球的方法中”整个纳米微球聚合过程需要在氮气气氛下进行，工艺复杂，反应过程不利于控制。

专利CN201711113657.9“制备光致变色纳米微球的方法中”复合纳米微球的合成过程中加入了异氰酸酯类化合物，毒性较大，对人体有较大伤害，不符合绿色化学的理念。

本发明提供的一种梳状聚合物光致变色纳米微球的制备方法如下：首先将光变染料溶于梳状聚合物单体，其次加入引发剂及乳化剂并在一定的条件下进行聚合，通过控制控制聚合时间与聚合反应条件来控制聚合度，制备过程工艺简单，所需原料均无较大毒性，符合绿色协调发展理念。

其步骤为：

(1)单体的准备：取10～20份梳状聚合物单体中，向其中加入0.1～1份光变染料，在80～ 150摄氏度下搅拌5～15min，使光变染料完全溶解在聚合物单体中，通过控制加热温度、搅拌时间来控制光变染料在聚合物单体中的溶解程度。

(2)分散剂的准备：将5～20份表面活性剂溶解10～50份20～80℃的蒸馏水中，搅拌均匀。

(3)预聚物的准备：将0.02～0.1份引发剂加入步骤(1)的单体中，在20～80℃下搅拌溶解 5～15min。