[发明专利]由非荷电聚合物粒子产生的光子晶体

说明书

技术领域

本发明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。

本发明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 and Interface 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。

因此本发明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

对于本发明的用途，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。

在根据本发明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。