[发明专利]一种光子晶体薄膜材料及其制备方法和在可快速可视化混合溶剂鉴别中的应用

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种光子晶体薄膜材料及其制备方法和在可快速可视化混合溶剂鉴别中的应用。本发明提供了一种光子晶体薄膜材料，由包括纤维素纳米晶、聚乙二醇二丙烯酸酯和赤藓糖醇的原料发生紫外光交联反应得到。本发明向纤维素纳米晶中引入聚乙二醇二丙烯酸酯与赤藓糖醇，纤维素纳米晶与聚乙二醇二丙烯酸酯以及赤藓糖醇进行共组装，形成左旋的手性向列型液晶结构，然后经过紫外光交联反应，得到具有鲜艳结构色的光子晶体薄膜材料。由此，本发明提供光子晶体薄膜材料能够实现混合溶剂快速、可视化的定性和定量鉴别。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种光子晶体薄膜材料及其制备方法和在可快速可视化混合溶剂鉴别中的应用。

背景技术

进入21世纪以来，随着不可再生资源（石油、天然气、煤炭) 的日益枯竭和合成高分子材料对环境造成的严重污染，人类社会对非石油基、生物可降解、对生物和环境安全风险较小的可再生材料的需求不断增加。纤维素作为地球上含量最丰富的天然高分子和可再生材料，自1838年被首次发现以来，以其无毒、高模量、生物相容性好、可生物降解、可再生等独特性能引起了研究者的广泛关注。然而，传统的纤维素虽然在工业生产中占有一席之地，其性能还不能满足现代社会对高性能材料的需求。近年来，随着绿色化学和纳米技术的兴起与发展，纳米纤维素这一新兴的纤维素深加工产品，凭借其生物相容性好、可再生、可降解、机械性能强、长径比大、易于进行表面改性等优点成为学者们的研究重点。

纤维素纳米晶分散液在一定浓度时可以形成左旋的手性向列型液晶结构，经过蒸发诱导自组装，这种液晶结构可以保留在固体薄膜中，显示出鲜艳的结构色。纤维素纳米晶自组装薄膜在传感器、光学器件、制动器、信息加密、防伪等领域具有广泛的应用前景。

同系物类有机溶剂甲醇/乙醇、同分异构体丙醇/异丙醇、卤代烃二氯甲烷/氯仿均为无色透明溶剂，溶剂性质相近，若溶剂标签损坏，难以进行区分。此外，四氢呋喃、丙酮等有机溶剂极易与水进行互溶，难以判断溶剂中是否掺杂少量的水分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光子晶体薄膜材料及其制备方法和在可快速可视化混合溶剂鉴别中的应用。本发明提供的光子晶体薄膜材料能够实现混合溶剂快速、可视化的定性和定量鉴别。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种光子晶体薄膜材料，由包括纤维素纳米晶、聚乙二醇二丙烯酸酯和赤藓糖醇的原料发生紫外光交联反应得到。

优选的，所述纤维素纳米晶的长度为250~400 nm，所述纤维素纳米晶的直径为15~30 nm，所述纤维素纳米晶的Zeta电位为-30~-50mV。

优选的，所述纤维素纳米晶与聚乙二醇二丙烯酸酯的质量比为(70~95):(5~30)。

优选的，所述赤藓糖醇与所述纤维素纳米晶的质量比为1:(15~24)。

本发明提供了上述技术方案所述的光子晶体薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：

将纤维素纳米晶分散液、聚乙二醇二丙烯酸酯、水、光引发剂、赤藓糖醇、二甲基亚砜混合，得到混合料；

在乙醇和水的混合气体的气氛中，将所述混合料干燥成膜，得到自组装薄膜；

将所述自组装薄膜进行紫外光交联反应，得到所述光子晶体薄膜材料。

优选的，所述纤维素纳米晶分散液的质量浓度为1~5 wt%，所述二甲基亚砜与纤维素纳米晶分散液的体积比为(0.01~0.02):1。

本发明提供了上述技术方案所述的光子晶体薄膜材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的光子晶体薄膜材料在可快速可视化混合溶剂鉴别中的应用。

优选的，所述混合溶剂包括相似混合有机溶剂或有机溶剂和水混合溶剂。