一种多重响应的双折射弹性体及其制备方法技术

一种多重响应的双折射弹性体及其制备方法，其中制备方法包括步骤：(1)取含有苯环取代基的丙烯酸酯作为单体，4

【技术实现步骤摘要】
一种多重响应的双折射弹性体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电活性软材料以及光弹性科学研究领域，具体涉及一种多重响应的双折射弹性体的制备方法。

技术介绍

[0002]双折射产生的干涉色是一种结构色，不同于日常生活中使用的颜料。这种结构色具有更广的色域、更高的亮度，重要的是，它是无毒无害的。因此，干涉色是一种理想的“健康色”。具有特定结构的柔性材料会在应力作用下改变内段的各向异性，从而改变双折射。因此，当将双折射材料放置在交叉或平行偏振器之间时，可以观察到干涉色的显着变化。这种颜色变化可以通过改变光程差来精确控制，在响应材料中，其可以被电场、磁场、应力场等刺激改变。而且，光的双折射产生的结构色无污染，可长期保存，因此可广泛应用于防伪、信息加密等诸多领域。
[0003]最近，聚合物弹性体材料中光的双折射产生的结构色激发了新的光学应用。谢涛团队实现了通过激光打印实现的数字光热机制，以对聚合物的应力进行编码。应力通常是不可见的，但通过双折射实现的光弹性效应则能够通过偏振片，看到由应力而产生的干涉色。这种机制可以很好地应用于信息安全领域。MacLachlan等人在聚(丙烯酸乙酯)(PEA)弹性体中引入了纤维素纳米晶体，并成功地确定了干涉色的变化与施加应力的水平和方向之间的关系。尽管纤维素纳米晶体/PEA复合材料显示出使用弹性体中的双折射来感知机械应变的定性结果，但在实际应用之前需要更精确和定量的数据。他们的复合材料的灵敏度非常低，需要大的变形(应变)才能产生明显的色差。更重要的是，该复合材料显示出应力和应变之间的非线性关系，就像液晶弹性体一样。这种柔软的弹性使得将干涉色变化与伸长率相关联变得具有挑战性，特别是在低应力值和高应力值下。Gleeson等人开发了一种基于丙烯酸酯的各向异性弹性体，其应变与诱导双折射和高应变光学系数之间存在非线性关系。他们将其用于光弹性应变传感器。然而，关于丙烯酸酯基各向异性弹性体应变传感器在其他刺激下的响应知之甚少。
[0004]综上可知，目前几种广泛研究的双折射弹性体主要存在以下关键问题：(1)颜色变化不够敏感；(2)难以对多种物理场实现响应，应用领域受限；(3)粘弹性大，颜色信息不易长时间保存。上述关键问题加上柔性材料自身存在的机械性能差，稳定性差等问题，导致双折射效应难以真正被应用在生活当中。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种多重响应的双折射弹性体及其制备方法，该制备方法通过将4
‑
氰
‑4’‑
戊基联苯作为溶剂引入丙烯酸酯中，再进行聚合，利于提升弹性体的双折射效应的灵敏度，同时使得弹性体在电场作用下能够实现双折射率的变化从而改变干涉色。这些优异的性能明显优于目前常见的双折射材料，在传感器以及信息多重加密甚至柔性显示领域都有潜在的应用前景。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种多重响应的双折射弹性体的制备方法，其包括以下步骤：
[0007](1)取含有苯环取代基的丙烯酸酯作为单体，4
‑
氰
‑
4'
‑
戊基联苯作为溶剂，将单体与溶剂混合，单体占混合所得溶液总体积的40％
‑
70％；
[0008](2)取光引发剂加入步骤(1)所得的混合溶液中，引发剂占单体摩尔质量的0.1％
‑
10％；
[0009](3)取双官能度丙烯酸酯作为交联剂加入步骤(2)所得的混合溶液中，交联剂占单体摩尔质量的0.1％
‑
10％；
[0010](4)将步骤(3)所得的混合溶液置于真空干燥箱中5
‑
20min，排除气泡，得到无色均一溶液；
[0011](5)将无色均一溶液置于透明的模具中进行光聚合，待其完全固化，得到多重响应的双折射弹性体。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述含有苯环取代基的丙烯酸酯为2
‑
苯氧乙基丙烯酸酯、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯中的一种或几种。
[0013]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述双官能度丙烯酸酯为聚乙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。
[0014]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述光引发剂为1
‑
羟基环己基苯基甲酮、2
‑
羟基
‑2‑ꢀ
甲基
‑1‑
苯基丙酮、2
‑
甲基
‑2‑
(4
‑
吗啉基)
‑1‑
[4
‑
(甲硫基)苯基]‑1‑
丙酮中的一种或几种。
[0015]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤(5)中进行光聚合的条件是：采用功率为 30
‑
500W的紫外灯发射波长范围为200
‑
400nm的紫外光，照射2
‑
10min。
[0016]作为本专利技术的进一步优选技术方案，步骤(2)中引发剂占单体摩尔质量的0.5％
‑
2％，步骤(3)中交联剂占单体摩尔质量的0.1％
‑
1％。
[0017]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种多重响应的双折射弹性体，所述双折射弹性体由上述任一项所述的多重响应的双折射弹性体的制备方法制备得到。
[0018]本专利技术的多重响应的双折射弹性体及其制备方法，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0019]1)通过本专利技术制备方法制备得到的双折射弹性体的双折射率高，对颜色的响应非常敏感；
[0020]2)通过本专利技术制备方法制备得到的双折射弹性体能够实现对应力、温度、电场三种物理场的响应，在这三种场下，均可发生颜色的变化，因此其可应用在温度传感器、应力传感器、信息加密、防伪以及柔性显示等领域，其自身的柔性则能够将该类产品应用于人体智能穿戴当中；
[0021]3)本专利技术的制备方法简单，材料易得，成本低，反应温和，无杂质，产率高，适合商业化生产，且满足了各个领域的应用需求。
附图说明
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0023]图1为本专利技术实的多重响应的双折射弹性体的干涉色在不同应力下的颜色变化
图；
[0024]图2为本专利技术实施例1所制备的多重响应的双折射弹性体与几种常规增塑剂填充的丙烯酸酯凝胶的干涉色变化灵敏度对比图；
[0025]图3为本专利技术实施例1所制备的多重响应的双折射弹性体的干涉色随温度的变化图；
[0026]图4为本专利技术实施例1所制备的多重响应的双折射弹性体的干涉色随电场的变化图；
[0027]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多重响应的双折射弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取含有苯环取代基的丙烯酸酯作为单体，4
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氰
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4'
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戊基联苯作为溶剂，将单体与溶剂混合，单体占混合所得溶液总体积的40％
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70％；(2)取光引发剂加入步骤(1)所得的混合溶液中，引发剂占单体摩尔质量的0.1％
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10％；(3)取双官能度丙烯酸酯作为交联剂加入步骤(2)所得的混合溶液中，交联剂占单体摩尔质量的0.1％
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10％；(4)将步骤(3)所得的混合溶液置于真空干燥箱中5
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20min，排除气泡，得到无色均一溶液；(5)将无色均一溶液置于透明的模具中进行光聚合，待其完全固化，得到多重响应的双折射弹性体。2.根据权利要求1所述的多重响应的双折射弹性体的制备方法，其特征在于，所述含有苯环取代基的丙烯酸酯为2
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苯氧乙基丙烯酸酯、邻苯基苯氧乙基丙烯酸酯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的多重响应的双折射弹性体的制备方法，其特征在于，所述双官能度丙烯酸酯为聚乙二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的多重响应的双折射弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁书江，高伊扬，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：