一种利用金纳米棒与聚氨酯类Vitrimer（PUV）制备圆偏振光学薄膜及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种利用金纳米棒与聚氨酯类Vitrimer(PUV)制备圆偏振光学薄膜的方法，属于聚合物无机纳米复合材料领域。该方法通过三步相转移的方法将水相合成的金纳米棒均匀稳定地分散在PUV单体溶液中，利用PUV自身的结晶性，引导金纳米规则排列，使得金纳米棒

【技术实现步骤摘要】
一种利用金纳米棒与聚氨酯类Vitrimer(PUV)制备圆偏振光学薄膜及制备方法


[0001]本专利技术涉一种聚合物无机纳米复合材料制备领域，尤其是利用金属纳米颗粒与聚合物材料制备光学材料。

技术介绍

[0002]手性与自然界的进化密切相关，从直径几千光年的银河系轨道，到仅有几个原子组成的氨基酸分子，生活中时时刻刻都有手性的身影。手性物质在圆偏振光学领域有着重要应用，他们对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光有不同的吸收，通常用圆二色性(CD)来表示手性物质对两种偏振光的吸收差异，利用这种吸收差异，当自然光经过手性物质时，可以选择性地让某一圆偏振光通过，从而将自然光转化成圆偏振光。所以CD越强这种选择性就越强。
[0003]与传统的手性有机分子相比，等离子体手性材料具有较高的CD 信号强度，并且可以通过调控其尺寸结构等变量来改变其CD光谱，所以它在传感器、手性催化、对映体分离、非线性光学、超材料、圆偏振器件的制造等方面有巨大的应用潜力。
[0004]手性载体法是制备等离子体手性材料的常用方法，他的基本策略是将纳米材料支撑在手性载体上，利用手性载体引导纳米颗粒进行手性排列，这种方法操作简单，并且制备出的等离子体手性材料具有高不对称因子(g因子)。手性载体的选用的最基本条件是纳米粒子能够在载体中稳定地分散。纤维素液晶、DNA折纸、手性超分子水凝胶这些亲水性物质可以满足这一要求，常常被用来当作手性载体，但是这些物质通常是流动性的，需要经过封装才能使用。最近有研究小组使用固化的纤维素液晶为载体制备了圆偏振光学薄膜，这意味着等离子体手性材料从过去的流动相扩展到了固体相中，这是一个非常大的进步。固体相的等离子体手性材料在实际使用中更加方便，所以发展固体相的等离子体手性材料，寻找更丰富的可固化手性载体将具有重大的意义。
[0005]高分子聚合物通常具有热固性或者热塑性，并且有着优秀的机械性能(比如较高的机械强度、较好的柔韧性、延展性)以及奇特的光学性能(比如高透光性，双折射性)，Vitrimer是一类特殊的聚合物除了具有聚合物的机械性能，还兼顾了热塑性与热固性、形状记忆性、自修复性，是一种非常优秀的新型聚合物。但是目前还没有使用高分子聚合物来作为手性载体制备等离子体手性材料，其原因是一般认为高分子聚合物是没有手性的，并且聚合物通常在紫外可见光范围内没有吸收峰，通过CD光谱分析聚合物手性是困难的；其次纳米粒子多是在水相中合成的，它们很难在含有聚合物的有机相中均一稳定的分散，所以纳米粒子很难与高分子聚合物结合使用。
[0006]鉴于以上原因，拓展可固化的手性载体，制备出具有高圆二色性的圆圆偏振光学薄膜显得至关重要。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题是：提出一种通过三步相转移方式将金纳米棒均一稳定地分在聚合物单体溶液中，并将金纳米棒与聚氨酯类 Vitrimer结合制备了一种圆偏振光学薄膜及其制备方法。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案是：一种利用金纳米棒与聚氨酯类Vitrimer(PUV)制备圆偏振光学薄膜的方法，制备步骤如下
[0009]步骤(1)：将金纳米棒离心提纯后分散在聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)
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N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，PVP浓度为12mg/ml，溶液体积与初始金纳米棒体积比为0.5
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1.5:1；再次离心后分散在 PVP
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二氯甲烷(DCM)溶液中备用，PVP浓度为6
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12mg/ml；
[0010]步骤(2)：将聚乙二醇、甘油、抗氧化剂混合后加热熔化，抗氧化剂为4,4'
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双(α，α
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二甲基苄基)二苯胺；
[0011]步骤(3)：在步骤(2)的混合物中加入四氢呋喃稀释后，在搅拌下依次加入六亚甲基二异氰酸酯和催化剂，催化剂为二月桂酸二丁基，混合均匀；
[0012]步骤(4)：在搅拌下，将步骤(1)中的金纳米棒溶液加入到步骤(3)的混合液中，混合均匀；
[0013]步骤(5)：将步骤(4)的混合液倒入模具，加热固化2小时，然后放入真空烘箱过夜，除去多余溶剂；
[0014]步骤(6)：将步骤(5)中固化后的金纳米棒
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PUV复合材料使用热压机压制成厚度0.2
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0.4毫米的圆偏振光学薄膜。
[0015]优选的，步骤(1)中的金纳米棒体积为40ml，离心转速为5500rpm，离心时间15min；离心去除上清液后，使用40ml体积为100
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500μl PVP
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DMF溶液的分散，PVP的浓度为12mg/ml，PVP的分子量为 40000。
[0016]优选的，步骤(1)中将分散在PVP
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DMF溶液中的金纳米棒再次离心时，使用的离心转速为4600rpm，离心时间15min；去除上清液后，使用300μl PVP
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DCM溶液进行分散，PVP的浓度为6mg/ml。
[0017]优选的，步骤(1)中将金纳米棒离心提纯后分散在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)
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N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，PVP浓度为12mg/ml，溶液体积与初始金纳米棒体积相同。
[0018]优选的，步骤(2)中的聚乙二醇分子量为2000，质量为750mg；甘油质量为25mg；抗氧化剂质量为3.9mg；加热温度为80℃，加热时间为30min。
[0019]优选的，步骤(3)中四氢呋喃的体积为500μl；六亚甲基二异氰酸酯的体积为135μl；催化剂的体积为90μl。
[0020]优选的，步骤(5)中加热温度为60℃；真空干燥的温度为100℃。
[0021]优选的，步骤(6)中，热压机的温度为145℃，压力为0.15Mpa，压制时间3min。
[0022]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的另一技术方案是：根据上述任一方法制备的圆偏振光学薄膜。
[0023]一种圆偏振光学薄膜的制备方法，包括一下步骤：
[0024](1)将水相的金纳米棒转移到有机相中。取40ml金纳米棒，5500rpm离心15min，去除上清液。使用40ml 12mg/ml的 PVP
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DMF溶液重新分散，再次5500rpm离心15min，去除上清液。使用300μl 6mg/ml的PVP
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DCM溶液重新分散，以供进一步使用。
[0025](2)称取750mg聚乙二醇、25mg甘油、3.9mg催化剂，80℃加热30min，在其融化后加入500μl四氢呋喃进行稀释。然后在搅拌下依次加入135μl六亚甲基二异氰酸酯和90μl催化剂。最后在搅拌下加入(1)中的金纳米棒，将其倒入模具，60℃固化2小时，然后100℃真空干燥过夜。
[0026](3)将(3)中金纳米棒
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PUV复合材料使用热压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用金纳米棒与聚氨酯类Vitrimer(PUV)制备圆偏振光学薄膜的方法，其特征在于：制备步骤如下步骤(1)：将金纳米棒离心提纯后分散在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)
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N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，PVP浓度为12mg/ml，溶液体积与初始金纳米棒体积比为0.5
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1.5:1；再次离心后分散在PVP
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二氯甲烷(DCM)溶液中备用，PVP浓度为6
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12mg/ml；步骤(2)：将聚乙二醇、甘油、抗氧化剂混合后加热熔化，抗氧化剂为4,4'
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双(α，α
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二甲基苄基)二苯胺；步骤(3)：在步骤(2)的混合物中加入四氢呋喃稀释后，在搅拌下依次加入六亚甲基二异氰酸酯和催化剂，催化剂为二月桂酸二丁基，混合均匀；步骤(4)：在搅拌下，将步骤(1)中的金纳米棒溶液加入到步骤(3)的混合液中，混合均匀；步骤(5)：将步骤(4)的混合液倒入模具，加热固化2小时，然后放入真空烘箱过夜，除去多余溶剂；步骤(6)：将步骤(5)中固化后的金纳米棒
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PUV复合材料使用热压机压制成厚度0.2
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0.4毫米的圆偏振光学薄膜。2.根据权利要求1所述的利用金纳米棒与聚氨酯类Vitrimer(PUV)制备圆偏振光学薄膜的方法，其特征在于：步骤(1)中的金纳米棒体积为40ml，离心转速为5500rpm，离心时间15min；离心去除上清液后，使用40ml体积为100
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500μlPVP
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DMF溶液的分散，PVP的浓度为12mg/ml，PVP的分子量为40000。3.根据权利要求1所述的利用金...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红，周士岩，薛峰，陈虹宇，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：