高活性单分散聚苯乙烯微球的合成与改性开题报告

1. 研究目的与意义

聚合物光子晶体是一种具有亚微米尺度周期有序结构的光学材料。通过将亚微米级别尺寸的单分散微球有序组装，形成由聚合物微球与间隙处的空气，两种介电常数不同的介质交替排布的密堆积结构。这中周期结构能够对产生特定的调制作用，类似于半导体材料对于电子的调制，因此光子晶体具有所谓的”光子带隙“。光子晶体可以组织光子带隙内波长的光在其结构内传播。当光子带隙处于可见光的波长范围内时，该频率范围内的光将不能穿过光子晶体材料而被反射，并在材料表面发生想干叠加，产生及其绚丽、明亮的色彩。

传统聚合物光子晶体一般由聚苯乙烯或者聚甲基丙烯酸甲酯的亚微米级微球有序组装得到。然而，这类材料表面一般化学活性较低，难以通过化学反应引入新的功能性基团，从而在光子晶体特殊光学性能的基础上，开发具有多重性能的复合光子晶体材料。因此，本课题拟制备具有较高化学活性的单分散聚苯乙烯微球。通过调整乳液聚合条件，制备具有高反应活性的核壳结构·微球。采用具有较多羟基与氨基的单体进行壳层制备，得到可应用于聚合物光子晶体制备的新型高反应活性单分散聚合物微球材料。

2. 研究内容和预期目标

探索适用于核壳乳液聚合壳层材料的单体分子，要求分子带有较高反应活性的官能团，如羟基或氨基；合成稳定的单分散核壳结构微球，内核为聚苯乙烯，外壳为带有高活性官能团的聚合物；考察表面具有反应活性基团的聚合物微球进行表面修饰反应的效果。

本课题预期找到1-2种稳定的带有羟基或氨基的单体，能够应用于乳液聚合中与苯乙烯共聚形成单分散核壳微球；将此种活性微球制备成光子晶体材料，通过表面修饰反应实现光子晶体材料表面性能的调控。

3. 研究的方法与步骤

1.筛选适用于单分散微球乳液聚合的带有羟基和氨基的聚合物单体分子，如丙烯酸羟乙酯或n-羟甲基丙烯酰胺；

2.将各单体分别与苯乙烯共聚，得到以聚苯乙烯为内核的核壳结构微球，表征微球的单分散性；

3.将合成得到的单分散微球进行组装，制备得到聚合物光子晶体薄膜；

4. 参考文献

1.x.xiao,j.liu,chinesej.chem.eng.,2008,16(4):626-630.

2.b.liu,d.wang,etal.j.inorg.mater.,2008,23(1):33-38.

3.张心亚,瞿金清等,现代化工,2002,22(9):58-61.

5. 计划与进度安排

1.2022年3月：高活性单体选择，进行合成反应的初步尝试；

2.2022年4月：确定壳层单体，制备高活性核壳微球；

3.2022年5月：基于高活性微球的光子晶体制备及其反应活性测试；