由非荷电聚合物粒子产生的光子晶体制造技术

本发明专利技术涉及聚合物粒子产生光子晶体的用途，其特征在于聚合物粒子的重均粒子大小大于６００ｎｍ，并且离子基团含量低于０．００１ｍｏｌ，优选低于０．０００１ｍｏｌ／ｇ聚合物粒子，聚合物粒子形成没有被埋入液体或固体基质中的光子晶体的点阵结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚合物粒子在产生光子晶体中的用途，其中 -聚合物粒子的重均粒子大小大于600nm并且离子基团含量低于0.001mol，优选低于0.0001mol/g聚合物粒子，并且 -聚合物粒子形成没有被埋入液体或固体基质中的光子晶体点阵结构。 本专利技术还涉及可通过该用途获得的光子晶体。 光子晶体由影响电磁波传播的周期性排列的介电结构组成。与常规晶体相比，周期结构具有的数量级使得发生与长波长电磁辐射的相互作用，并且在紫外光、可见光、红外光或微波辐射区域内的光学效应可因此用于技术目的。 已经使用合成聚合物产生光子晶体。EP-A-955 323和DE-A-102 45 848公开了使用具有核/壳结构的乳液聚合物。核/壳粒子成膜，外部的软壳形成基质，固体核嵌入其中。点阵结构由核形成；在成膜后，壳仅仅用于固定该结构。 Chad E.Reese和Sandford A.Asher在Journal of Colloid andInterface Science 248，41-46(2002)中公开了将大的带电聚合物粒子用于产生光子晶体。所用聚合物由苯乙烯和丙烯酸羟乙酯(HEA)组成。用作引发剂的过硫酸钾也与HEA反应，形成需要的离子基团。 EP-A-1 046 658描述了从聚甲基丙烯酸甲酯制备大聚合物粒子；没有提到在产生光子晶体中的用途。 许多应用需要非常大的光子晶体。非常好的光学性能的前提是在整个光子晶体上非常良好确定的即基本理想的点阵结构。 因此本专利技术的一个目的是提供具有良好光学性能的大光子晶体。 因此已经发现了最开始定义的用途。 聚合物粒子 对于本专利技术的用途，聚合物粒子应该有合适的大小，并且所有聚合物粒子应该基本上均匀，即理想地有完全相同的大小。 可以用本身已知的方式例如用分析超速离心机确定粒子大小和粒子大小分布(W. Makromolekulare Chemie 185(1984)第1025-1039页)，然后可以从其中得到D10、D50和D90值并且可以确定出多分散指数；说明书和实施例中的数值和数据都基于该方法。 确定粒子大小和粒子大小分布的另一种方法是流体动力学分级(HDF)。 HDF的测量构造由Polymer Labs的PSDA粒子大小分布分析仪组成。参数如下使用2型筒(标准)。测量温度为23.0℃，测量时间为480秒；紫外光检测器的波长为254nm。在该方法中还从分布曲线得到D10、D50和D90值并且确定了多分散指数。 粒子大小分布的D50值相当于重均粒子大小；所有粒子总质量的50重量％的粒子直径低于或者等于D50。 重均粒子大小优选大于1000nm。 多分散指数是聚合物粒子均匀性的量度；其用下式计算 P.I.＝(D90-D10)/D50 其中D90、D10和D50表示粒子直径，其中 D90所有粒子总质量的90重量％的粒子直径低于或者等于D90。 D50所有粒子总质量的50重量％的粒子直径低于或者等于D50。 D10所有粒子总质量的10重量％的粒子直径低于或者等于D10。 多分散指数优选低于0.15，更优选低于0.10，最优选低于0.06。 聚合物粒子优选是其表面不存在用于在水中分散聚合物粒子的表面活性助剂的那些聚合物粒子。 在乳液聚合方法中，待聚合的疏水单体借助表面活性化合物如乳化剂或者保护胶体乳化在水中，然后聚合。聚合后，表面活性化合物存在于得到的分布在水分散体中的聚合物粒子表面上。甚至在除去水并且形成聚合物膜后，这些化合物仍然在聚合物中作为添加剂保留并且非常难以去除。 在根据本专利技术使用的聚合物粒子中，优选其表面上不存在此类表面活性助剂。因此实际上在聚合物粒子的制备中更优选无需表面活性助剂。 聚合物粒子的离子基团含量低于0.001mol，最优选低于0.0001mol/g聚合物。 聚合物粒子应该包含最少量，尤其是不包含离子基团。 然而通常不可避免非常低含量的离子基团，这是因为使用了聚合后键合到聚合物链端并且形成离子基团的聚合引发剂。 构成聚合物即聚合物粒子的单体优选以非荷电形式存在，即在聚合物粒子中没有盐基含量。 因此在聚合中无需有盐基的单体或者易于形成盐基的单体例如酸。而且在聚合物即聚合物粒子上没有导致形成离子基团的反应。 聚合物优选超过90％由不包含任何离子基团，优选也不包含任何极性基团的疏水单体组成。 聚合物最优选超过90重量％由烃单体即不包含除碳和氢之外的原子的单体组成。 更优选聚合物超过90重量％，更优选超过95重量％由苯乙烯组成。 聚合物即聚合物粒子优选至少部分交联。 聚合物即聚合物粒子优选0.01-10重量％，更优选0.1-3重量％由交联单体(交联剂)组成。 交联剂尤其是具有至少2个，优选2个可共聚的烯键式不饱和基团的单体。有用的例子是二乙烯基苯。 优选聚合物即聚合物粒子的玻璃化转变温度高于50℃，优选高于80℃。 在本专利技术的上下文中，用共聚物中存在的单体的均聚物的玻璃化转变温度和它们的重量比例通过Fox方程计算玻璃化转变温度 1/Tg＝xA/TgA+xB/TgB+xC/TgC Tg计算出的共聚物的玻璃化转变温度 TgA单体A的均聚物的玻璃化转变温度 TgB、TgC对应于单体B、C等。 xA单体A的质量/共聚物的总质量， xB、xC对应于单体B、C等。 普通教科书包括例如Marcel Dekker，Inc.的“聚合物科学和技术手册”，New York，1989中详细说明了Fox方程式。 聚合物的制备 制备优选通过乳液聚合进行。 因为聚合物粒子优选应该在表面上不包含任何表面活性助剂，所以制备更优选通过不含乳化剂的乳液聚合进行。 在不含乳化剂的乳液聚合中，单体分散且稳定在没有表面活性助剂的水中；这尤其是通过充分搅拌进行。 乳液聚合通常在30-150℃，优选50-100℃进行。聚合介质可以仅由水组成或者由水和可与水溶混的液体如甲醇的混合物组成。优选仅使用水。投料方法可以用分段方法或者梯度方法进行。优选的投料方法是其中首先加入一部分聚合混合物，加热至聚合温度并且部分聚合，然后剩余的聚合混合物通常通过其一种或者多种包含纯形式单体的多种空间分离的进料连续地、分段地或者浓度梯度叠加地投料，同时维持聚合区中的聚合。在聚合中也可以首先加入聚合物种子，例如为了更好地设定粒子大小。 所属
的普通技术人员已知在自由基水乳液聚合过程中将引发剂添加到聚合容器中的方式。引发剂可以完全添加到聚合容器中，或者根据其在自由基水乳液聚合过程中的消耗连续使用或者分段使用。这特别取决于引发剂体系的化学性质以及取决于聚合温度。优选最初加入一部分并根据消耗将其余部分添加到聚合区。 如果需要在聚合开始时可以首先将一部分单体加入聚合容器中；在投料方法中的聚合过程中添加剩余单体，或者当没有首先加入单体时添加全部单体。 如果使用调节剂则其也可以部分首先加入，并且在聚合过程中或者接近聚合结束时完全或者部分地添加。 借助本专利技术的不含乳化剂的乳液聚合，可以得到大聚合物粒子的稳定乳液。 已知增加平均粒子直径的其它手段。有用的方法尤其包括不含乳化剂的盐凝集或者不含乳化剂的溶胀聚合。 在盐凝集方法中，溶解的盐导致聚合物粒子凝集从而导致粒子变大。 优选结合不含乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚合物粒子在产生光子晶体中的用途，其中　－聚合物粒子的重均粒子大小大于６００ｎｍ，并且离子基团含量低于０．００１ｍｏｌ、优选低于０．０００１ｍｏｌ／ｇ聚合物粒子，以及　－聚合物粒子形成没有被埋入液体或固体基质中的光子晶体点阵结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ莱雷尔，W沃尔本，S阿尔特曼，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]