帶有反應性表面活性劑的顆粒的結晶膠體陣列制造技術

本發明專利技術公開了顆粒的結晶膠體陣列，其包括以共價鍵鍵連至該顆粒表面的反應性表面活性劑。在該陣列形成期間，保留在該顆粒部位上的所連接的表面活性劑導致缺陷數量減少，與用非反應性表面活性劑制備的顆粒陣列相比。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】帶有反應性表面活性劑的顆粒的結晶膠體陣列
本專利技術涉及結晶膠體陣列,更具體而言,涉及顆粒的周期陣列，其中該顆粒具有共價鍵鍵連至其的反應性表面活性劑。
技術介紹
基于結晶膠體陣列的輻射衍射材料已經用于各種目的。結晶膠體陣列(CCA)是單分散膠體顆粒的三維有序陣列。該顆粒一般由聚合物，比如聚苯乙烯組成。這些顆粒的膠態分散體可以自組裝成為有序陣列(結晶結構)，該有序陣列具有晶格間距，其與紫外光、可見光、或者紅外輻射的波長相當。該結晶結構已經被用來從入射輻射廣譜中過濾出所選擇波長的窄波段，同時允許相鄰輻射波長傳播?？蛇x擇的是，制造CCA以衍射輻射而用作著色劑、標識、光開關、光學限幅器(opticallimiters)以及傳感器。許多這些裝置已經通過在液體介質中分散粒子而產生，由此顆粒自組裝成為有序陣列?？梢杂稍擃w粒的相互聚合作用或者通過引入溶脹以及將該顆粒鎖定在一起的溶劑而使在該陣列中該顆粒的位置固定。其它CCA由帶相似電荷的單分散顆粒在包含非反應性表面活性劑的載體中的分散體制備。將該分散體涂布至基底,以及將該載體蒸發以產生顆粒的有序周期陣列。通過用可固化聚合物涂布該陣列使該陣列被安裝就位，可固化聚合物是諸如丙烯酸類聚合物、聚氨酯、醇酸樹脂聚合物、聚酯、包含硅氧烷的聚合物、聚硫化物或者包含環氧基的聚合物。用于產生上述CCA的方法公開在美國專利US6,894,086中,其引入本文作為參考?？蛇x擇的是，該顆粒可以具有核殼結構，其中核的制備材料是諸如上述用于一元顆粒的那些以及該殼由與核部的材料相同的聚合物制備，對于特定的核殼顆粒陣列而言，該顆粒殼聚合物與核的材料不同。上述核殼顆粒以及它們的制備方法公開在，例如公開號為US2007/0100026的美國專利申請,其引入本文作為參考。這些一元顆?；蛘吆藲ゎw粒的陣列之中,該結構衍射射線遵循布拉格定律，其中滿足布拉格條件的射線被反射而不滿足布拉格條件的相鄰光譜區域傳播穿過該裝置。所反射的射線的波長通過該陣列有效折射指數以及在該陣列之內該顆粒間的間隔而部分地確定。
技術實現思路
本專利技術包括制備結晶膠體陣列的方法，該方法包括在包含反應性表面活性劑的乳液中分散單體，聚合該單體以產生單分散的聚合物型顆粒，其中該反應性表面活性劑以共價鍵鍵連至該聚合物型顆粒,并將該分散體涂布至基底，由此顆粒自動定位成為有序周期陣列。本專利技術還包括結晶膠體陣列，其包含聚合物型顆粒的有序周期陣列,所述顆粒各自具有表面，其包含聚合物材料以及共價鍵連至該顆粒表面的反應性表面活性劑，以及圍繞該聚合物型顆粒陣列的基體。專利技術詳述為了以下詳細說明，應理解本專利技術可以假定各種的可選擇變化以及步驟序列，除其中特別相反指定的外。而且，除在任何操作實施例中之外，或者其中另外指明，所有的數字表示,舉例來說,用于本說明書以及權利要求書的組分數量被理解為在所有情況下都由該術語"約"修飾。因此，除非相反指示，在以下說明書和所附權利要求書中陳述的數字參數是近似值，這些近似值可以由本專利技術要獲得的需要的性能而改變。至少，絲毫不是要限制對本權利要求范圍應用等同原則，各個數字參數應該至少按照所報告有效數字的數目以及通過應用一般的近似技術加以解讀。盡管表明本專利技術寬泛范圍的該數值范圍以及參數是近似化的，但是,在具體實施例中所述數值盡可能準確地報告。然而，任何數值，固有地包含某些由它們的各自的試驗測定中的標準偏差而必然產生的誤差。此外，很清楚本申請列舉的任意數值范圍意指包括其中包含的所有子區間。舉例來說，范圍"1-10"意指包括之間的所有子區間以及包括列舉的最小值1以及列舉的最大值10，也就是說，具有等于或者大于1的最小值以及等于或者小于10的最大值。在本申請中，使用的單數包括復數以及復數包含單數，除非另外具體說明。另外，在本申請中，使用的"或者"意思是"和/或"，除非另外具體說明，即使"和/或"可以明確地用于某些情況。該術語"聚合物"意指包括均聚物、共聚物以及低聚物。該術語"金屬"包括金屬、金屬氧化物以及準金屬。該術語"注入"以及有關的術語(比如注入)涉及從液相滲透。本專利技術包括結晶膠體陣列(CCA)以及制備結晶膠體陣列的方法，其中CCA在可見電磁波譜和/或非可見電磁波譜中衍射射線。該CCA包括顆粒的有序周期陣列，其收納在聚合物基體中。該陣列包括多個顆粒層以及滿足布拉格定律：mλ=2ndsinθ其中m是整數，n是該陣列的有效折射指數，d是顆粒層之間的間距,以及λ是從該顆粒層平面以角度θ反射的射線的波長。該CCA如下所述在基底上制備。如本文所用,衍射射線的"一個"波長包括那個波長周圍電磁波譜的波段。舉例來說,就600納米(nm)波長而言，可以包括595-605納米。該反射的射線可以處于可見光譜或者不可見光譜(紅外線或者紫外線)之中。如本文所用，如果稱顆粒的周期陣列是布拉格衍射射線或者根據布拉格定律反射射線，則意味著至少一些入射射線被該陣列的結晶結構衍射，由此產生一些符合布拉格定律的反射射線。本專利技術中,至少一些顆粒具有有效量的以共價鍵鍵連于其上反應性表面活性劑。就"有效量"來說,意味著存在至少足以獲得預期效果的最少數量的材料,至少包括在該CCA中由于表面活性劑分布不均勻而產生的缺陷最少。該短語"反應性表面活性劑"通常指任何能夠將自身固定到該顆粒表面上的表面活性劑(例如，非活性表面活性劑(非反應性表面活性劑),非遷移表面活性劑等)，舉例來說，通過形成共價鍵。一般,在反應性表面活性劑(多種)以及該顆粒表面(多種)之間的該鍵足夠堅固地防止其之間的分離以及遷移。相反,"非反應性表面活性劑"指吸附(與固定、反應、或者鍵合相反)到顆粒的表面上的表面活性劑。就"顆粒表面"來說，意指最外層表面，包括具有一元結構的顆粒的外表面或者具有核殼結構顆粒的最外層表面，兩者如下所述。如本文所用，顆粒具有"一元結構"指該顆粒具有通常均勻結構而無組分結構(例如，非核殼結構)，盡管貫穿該一元顆粒的組成可以變化，例如當其中溶劑或者基體擴散時可能發生上述情況。用于一元顆粒的合適材料包括聚合物，比如聚苯乙烯、聚氨酯、丙烯酸類聚合物、醇酸樹脂聚合物、聚酯、含硅氧烷的聚合物、聚硫化物、含環氧基的聚合物，以及衍生自含環氧基聚合物的聚合物，以及無機材料，比如金屬氧化物(例如，氧化鋁、二氧化硅、或者二氧化鈦)或者半導體(例如，硒化鎘)或者這些材料的復合物。"核殼結構"指由不同于殼組分的組分制備核。用于該顆粒核的合適組分包括用于一元顆粒的上述-列舉材料。用于該殼的合適組分包括有機聚合物(例如，聚苯乙烯、聚氨酯、丙烯酸類聚合物、醇酸樹脂聚合物、聚酯、含硅氧烷聚合物、聚硫化物、含環氧基聚合物、或者衍生自含環氧基聚合物的聚合物)，這些聚合物可以是交聯的，該顆粒殼組分與該芯的材料不同。該殼材料可以是非成膜的(例如交聯的)，意指該殼材料保持圍繞各顆粒核，而沒有形成殼材料的膜，以致該核殼顆粒保持為在該聚合物基體之內的離散微粒。如上述的，核殼顆粒的CCA可以包括至少三個一般的區域,包括基體、顆粒殼以及顆粒核。可替換的是，該殼材料可以是成膜的，如此使該殼材料在核周圍形成膜。核材料與殼材料可以具有不同的折射指數。另外,殼的折射指數可以作為殼厚度的函數而變化，形式為通過殼厚度的折射指數梯度。該折射指數梯度可以是通過殼厚本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.12.04 US 12/631,0851.制備結晶膠體陣列的方法，包括：在包含反應性表面活性劑的乳液中分散單體；聚合該單體以產生單分散的聚合物型顆粒，其中該反應性表面活性劑以共價鍵鍵連至該聚合物型顆粒；以及將該分散體涂布至基底，由此顆粒自動定位成為有序周期陣列。2.權利要求1的方法，其中該聚合物型顆粒包含聚苯乙烯、丙烯酸類聚合物、聚氨酯、醇酸樹脂、聚酯、硅氧烷、聚硫化物、和/或環氧聚合物。3.權利要求1的方法，其中該反應性表面活性劑包含反應性基團，該反應性基團鍵連至該聚合物型顆粒,該反應性基團包含丙烯酸酯基、烯丙基磺酸酯基、烯丙基硫酸酯基、和/或烯丙基磷酸酯基。4.權利要求3的方法，其中該反應性表面活性劑包含聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯、聚(丙二醇)單甲基丙烯酸酯的磷酸酯、聚(丙二醇)單丙烯酸酯的磷酸酯、聚(乙二醇)單甲基丙烯酸酯的磷酸酯、聚(乙二醇)單丙烯酸酯的磷酸酯、聚(丙二醇)單甲基丙烯酸酯硫酸酯、聚(丙二醇)單丙烯酸酯硫酸酯、聚(乙二醇)單丙烯酸酯硫酸酯、聚(乙二醇)單丙烯酸酯硫酸酯、烯丙氧基聚乙氧基硫酸酯、烯丙氧基聚乙氧基磷酸酯、烯丙氧基聚丙氧基硫酸酯、以及烯丙氧基聚丙氧基磷酸酯中的至少一種。5.權利要求1的方法，其中至少30％的該反應性表面活性劑鍵連至該顆粒。6.權利要求1的方法,還包括用可固化基體組合物涂布該顆粒陣列以及固化該基體組合物以將該顆粒陣列固定在該基體之內。7.權利要求1的方法，其中該顆粒具有一元結構。8.權利要求1的方法，其中將第一單體分散在第一階段乳液中并且聚合以產生顆粒核以及其中將第二單體分散在該乳液中并且在該顆粒核上聚合，由此產生核-殼顆粒。9.權利要求8的方法，其中所聚合的單體是交聯的并且非成膜的。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐相凌，N·R·范尼爾，
申請(專利權)人：PPG工業俄亥俄公司，
類型：發明
國別省市：