一種避免膠體晶體制備過程中產(chǎn)生裂紋的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種避免膠體晶體制備過程中產(chǎn)生裂紋的方法，屬于膠體晶體及其制 備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，膠體晶體及反相膠體晶體由于其特殊的光學性能以及其規(guī)整均一的孔道 結(jié)構(gòu)，受到了廣泛的關(guān)注。它們在光子晶體的制備、傳感器、結(jié)構(gòu)色材料、催化劑等領(lǐng)域有巨 大的應(yīng)用前景。目前膠體晶體的制備方法主要有重力沉積法、垂直沉積法、水平沉積法、旋 涂法、氣液界面自組裝、噴墨打印法等。然而在絕大多數(shù)方法中，微球排列過程中都有溶劑 揮發(fā)及干燥的過程，最終由于微球間距離的減小，而導(dǎo)致膠體晶體膜中有大量裂紋產(chǎn)生，而 以此為模板的反相膠體晶體中也難免會相應(yīng)地產(chǎn)生裂紋或者缺陷。
[0003] 中國專利申請CN102502659A及CN103145134A提出一種將二氧化硅微球在高溫下 煅燒，之后用于自組裝來制備無裂紋膠體晶體的方法。該方法涉及到較高的煅燒溫度及較 長的煅燒時間，由于高溫煅燒過程中二氧化硅微球會團聚在一起，故煅燒之后需要對微球 進行再分散，如果分散不好，團聚的微球會影響自組裝過程形成的膠體晶體的有序度，并且 影響膠體晶體的產(chǎn)率。另外，該方法并不適合于聚合物微球的自組裝，例如聚苯乙烯（PS) 或者聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)微球的自組裝，因為這些微球無法承受較高的煅燒溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出一種通過在微球乳液中添加正硅酸酯，從而避免膠體晶體 制備過程中產(chǎn)生裂紋的方法。
[0005] 本發(fā)明所提出的方法包含以下步驟：
[0006] (1)在膠體微球的乳液中加入結(jié)構(gòu)為通式I的正硅酸酯，通式中RU R2、R3、R4為 各自獨立的碳原子數(shù)為1-10的有機基團，優(yōu)選自硅酸四乙酯、硅酸四甲酯、硅酸四丁酯、硅 酸四丙酯；加入的正硅酸酯的重量為乳液重量的〇. 01-5%，優(yōu)選為乳液重量的0. 05-1% ; 并通過酸的加入將溶液pH值調(diào)整至1-6. 5之間，優(yōu)選4-6. 5之間，充分混合，置入容器中。 PH值的控制可以由常見的無機酸、有機酸來控制，無機酸優(yōu)選自鹽酸、硫酸、硝酸，有機酸優(yōu) 選自乙酸、丙酸、乙二酸、苯甲酸；
【主權(quán)項】
1. 一種避免膠體晶體制備過程中產(chǎn)生裂紋的方法，包括如下步驟： (1) 在膠體微球的乳液中加入正硅酸酯類化合物，充分混合，置入容器中； (2) 在容器中插入基片，基片垂直或者傾斜放置于乳液之中； (3) 將容器靜置于室溫或者烘箱中，由于溶劑自然揮發(fā)、乳液的抽取或者機械提拉基片 使得乳液液面相對基片下降，從而沿著液面掃過基片的方向，微球在基片上自組裝形成規(guī) 整排列的膠體晶體膜，同時正硅酸酯類化合物由于水解而生成二氧化硅填充在微球之間的 空隙中，避免了膠體晶體中裂紋的產(chǎn)生； (4) 通過化學或者物理方法可以去除微球之間的二氧化硅得到膠體晶體，或者亦可以 去除微球得到反相膠體晶體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1)中，在膠體微球乳液中加入 的正硅酸酯類化合物具有如下通式I的結(jié)構(gòu)：
(I) 其中，R1、R2、R3、R4為各自獨立的碳原子數(shù)為1-10的有機基團；加入的正硅酸酯的重 量為乳液重量的0. 01-5%，優(yōu)選為乳液重量的0. 05-1%。
3. 如權(quán)利要求1-2所述的正硅酸酯，優(yōu)選自硅酸四乙酯、硅酸四甲酯、硅酸四丁酯、硅 酸四丙酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的乳液制備方法中，其特征在于乳液在添加通式I的正硅酸 酯之前或者之后將其pH值調(diào)整為1-6. 5之間，優(yōu)選4-6. 5之間。pH值的控制可以由常見的 無機酸、有機酸來控制，無機酸優(yōu)選自鹽酸、硫酸、硝酸，有機酸優(yōu)選自乙酸、丙酸、乙二酸、 苯甲酸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的膠體微球乳液，膠體微球為聚合物微球或者無機微球，聚 合物微球優(yōu)選自聚苯乙烯微球、二乙烯基苯交聯(lián)的聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、 聚甲基丙烯酸乙酯微球，無機微球優(yōu)選自二氧化硅微球、二氧化鈦微球；乳液中微球的粒徑 為 50nm-3000nm。
6. 如權(quán)利1所述的方法，其特征在于，基片垂直或者傾斜插入于乳液之中，基片與乳液 液面的夾角角度為5-175度。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種避免膠體晶體薄膜制備過程中產(chǎn)生裂紋的方法。該方法包括如下步驟：(1)在膠體微球乳液中加入適量正硅酸酯類化合物，置入容器中；(2)將基片置于乳液之中；(3)將容器靜置于室溫或者烘箱中，微球在基片表面自組裝形成膠體晶體，同時正硅酸酯水解生成二氧化硅填充于微球之間，避免了膠體晶體中裂紋的產(chǎn)生；(4)去除微球之間的二氧化硅可以得到膠體晶體，亦可去除微球得到反相膠體晶體。本發(fā)明利用正硅酸酯的加入，使得自組裝過程中微球之間被二氧化硅填充，從而避免了自組裝完成階段由于微球間距縮小而引發(fā)膠體晶體薄膜中裂紋的產(chǎn)生，為制備無裂紋膠體晶體及反相膠體晶體提供了一種有效的方法。
【IPC分類】C08J3-00, B01J13-02
【公開號】CN104607117
【申請?zhí)枴緾N201410797913
【發(fā)明人】王利魁, 鄧麗朵, 姚伯龍, 齊家鵬
【申請人】江南大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月19日