一种光学各向异性聚合物液晶胶体粒子及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种非球形光学各向异性液晶聚合物胶体粒子及其制备方法与应用。本发明专利技术的聚合物胶体粒子包括侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物，所述聚合物胶体粒子具有非球形形貌，且具有光学各向异性；所述侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物通过含液晶基元的丙烯酸酯类单体分散聚合反应得到；所述液晶基元选自偶氮苯基团、联苯基团和苯甲酸苯酯基团中的至少一种。本发明专利技术采用含液晶基元的丙烯酸酯类单体在稳定剂和引发剂的条件下进行分散聚合反应，制备得到聚合物胶体粒子。本发明专利技术的非球形液晶聚合物胶体粒子，可用于光学显示、功能材料、生物成像等领域。生物成像等领域。生物成像等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种光学各向异性聚合物液晶胶体粒子及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种光学各向异性聚合物液晶胶体粒子及其制备方法与应用，属于胶体合成与应用领域。

技术介绍

[0002]聚合物液晶胶体粒子具有独特的光学各向异性、刺激响应性和可操控性，因而在光学显示器件、功能材料、生物成像等领域具有广阔的应用前景。在实际应用中，聚合物液晶胶体粒子的尺寸、形状和内部的有序结构等对其性能具有至关重要的影响，是调控其性能的重要参数。
[0003]近年来，国内外已经发展了许多方法来制备不同尺寸和形状的液晶胶体粒子，但仍然存在着各自的不足。例如，固化悬浮液滴的方法，其获得的液晶胶体粒子尺寸通常大于10微米，难以制备亚微米尺度范围内的液晶胶体。细乳液法获得的液晶胶体粒子尺寸较小，但分布较宽。分散聚合法制备的液晶胶体粒子尺寸分布窄，且可在几百纳米到几微米的范围内可调，但限于获得球形粒子，极大地限制了其光学性能。在分散聚合中选用含二苯乙炔基团的丙烯酸酯类单体，可以获得扁圆球形液晶胶体粒子，通过在配方中添加手性化合物，能够调节粒子形状为平坦
‑
扁长形以及钻石形，但所得粒子无单一有序结构，限制了其光学应用，且该方法适用单体类型范围窄。利用模板法可以获得内部具有单一有序结构的棒状液晶胶体粒子，但步骤繁琐，且难以放大生产。聚合诱导自组装技术能够大量制备不同形状和有序结构的液晶胶体粒子，但往往难以获得单一形貌，而且粒子形貌与结构受所处环境影响大，容易被破坏，难以投入实际应用。
[0004]因此，目前的制备方法都不能简单、大量地制备单分散的非球形的液晶胶体粒子，而且所获得的粒子往往其内部不具有单一有序结构，不具有可控的光学各向异性性能，不能满足实际应用需求。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术之目的在于提供一种非球形且光学具有各向异性的聚合物液晶胶体粒子及其制备方法与应用，以解决单分散非球形且光学各向异性聚合物液晶胶体粒子难以简单、大量地制备的问题，并获得内部具有单一有序结构的液晶胶体粒子。
[0006]本专利技术是通过下述的方案实现的：
[0007]本专利技术提供一种聚合物胶体粒子，所述聚合物胶体粒子包括侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物，所述聚合物胶体粒子具有非球形形貌，且具有光学各向异性。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物通过含液晶基元的丙烯酸酯类单体分散聚合反应得到。
[0009]优选地，所述液晶基元选自偶氮苯基团、联苯基团和苯甲酸苯酯基团中的至少一种。
[0010]示例性地，所述侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物通过含偶氮苯基团的丙烯酸
酯类单体分散聚合反应得到，其中，所述含偶氮苯基团的丙烯酸酯类单体具有如式(Ⅰ)所示结构：
[0011][0012]R1选自氢基或甲基；
[0013]X1选自氢基、硝基、氰基、羟基、羧基、烷基(
‑
C
m
H
2m+1
)、烷氧基(
‑
OC
m
H
2m+1
)或酯基(
‑
COOC
m
H
2m+1
)；其中，m选自1
‑
6的任一整数，例如为1、2、3、4、5、6；
[0014]n1选自3
‑
12的任一整数，例如为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12。
[0015]示例性地，式(Ⅰ)所示结构中，R1选自甲基，X1选自硝基，n1＝4，即所述含偶氮苯基团的丙烯酸酯类单体为MNAB4；
[0016]或者，式(Ⅰ)所示结构中，R1选自甲基，X1选自硝基，n1＝6，即所述含偶氮苯基团的丙烯酸酯类单体为MNAB6。
[0017]示例性地，所述侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物通过含联苯基团的丙烯酸酯类单体分散聚合反应得到，其中，所述含联苯基团的丙烯酸酯类单体具有如式(Ⅱ)所示结构：
[0018][0019]R2选自氢基或甲基；
[0020]X2选自氢基、硝基、氰基、羟基、羧基、烷基(
‑
C
m
H
2m+1
)、烷氧基(
‑
OC
m
H
2m+1
)或酯基(
‑
COOC
m
H
2m+1
)；其中，m选自1
‑
6的任一整数，例如为1、2、3、4、5、6；
[0021]n2选自3
‑
12的任一整数，例如为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12。
[0022]示例性地，式(Ⅱ)所示结构中，R2选自甲基，X2选自氰基，n2＝4，即所述含联苯基团的丙烯酸酯类单体为MCB4。
[0023]示例性地，所述侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物通过含苯甲酸苯酯基团的丙烯酸酯类单体分散聚合反应得到，其中，所述含苯甲酸苯酯基团的丙烯酸酯类单体具有如式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示结构中的至少一种：
[0024][0025]其中，式(Ⅲ)和式(Ⅳ)中：
[0026]R3或R4选自氢基或甲基；
[0027]X3或X4选自氢基、硝基、氰基、羟基、羧基、烷基(
‑
C
m
H
2m+1
)、烷氧基(
‑
OC
m
H
2m+1
)或酯基(
‑
COOC
m
H
2m+1
)；其中，m选自1
‑
6的任一整数，例如为1、2、3、4、5、6；
[0028]n3或n4选自3
‑
12的任一整数，例如为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12。
[0029]示例性地，式(Ⅲ)所示结构中，取代基团R3选自甲基，取代基团X3选自甲氧基，n3＝4，即所述含偶氮苯基团的丙烯酸酯类单体为MOBzo4。
[0030]根据本专利技术的实施方案，所述非球形形貌包括圆柱形、蘑菇形或橄榄形等。
[0031]根据本专利技术的实施方案，所述聚合物胶体粒子为微纳米级的聚合物胶体粒子。
[0032]示例性地，圆柱形的聚合物胶体粒子的平均尺寸(指柱体高度和/或截面直径)为0.1
‑
10微米。
[0033]示例性地，蘑菇形的聚合物胶体粒子的平均尺寸(指最大高度和/或截面最大长度)为0.1
‑
10微米。
[0034]示例性地，橄榄形的聚合物胶体粒子的平均尺寸(指长度和/或截面最大长度)为0.1
‑
10微米。
[0035]根据本专利技术的实施方案，所述聚合物胶体粒子的内部具有单一有序结构。
[0036]根据本专利技术示例性的方案，所述聚合物胶体粒子包括侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物，所述侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物通过MNA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物胶体粒子，其特征在于，所述聚合物胶体粒子包括侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物，所述聚合物胶体粒子具有非球形形貌，且具有光学各向异性；所述侧链含液晶基元的丙烯酸酯类聚合物通过含液晶基元的丙烯酸酯类单体分散聚合反应得到；所述液晶基元选自偶氮苯基团、联苯基团和苯甲酸苯酯基团中的至少一种。2.根据权利要求1所述的聚合物胶体粒子，其特征在于，所述含偶氮苯基团的丙烯酸酯类单体具有如式(Ⅰ)所示结构：R1选自氢基或甲基；X1选自氢基、硝基、氰基、羟基、羧基、烷基(
‑
C
m
H
2m+1
)、烷氧基(
‑
OC
m
H
2m+1
)或酯基(
‑
COOC
m
H
2m+1
)；其中，m选自1
‑
6的任一整数；n1选自3
‑
12的任一整数。优选地，所述含联苯基团的丙烯酸酯类单体具有如式(Ⅱ)所示结构：R2选自氢基或甲基；X2选自氢基、硝基、氰基、羟基、羧基、烷基(
‑
C
m
H
2m+1
)、烷氧基(
‑
OC
m
H
2m+1
)或酯基(
‑
COOC
m
H
2m+1
)；其中，m选自1
‑
6的任一整数；
n2选自3
‑
12的任一整数。优选地，所述含苯甲酸苯酯基团的丙烯酸酯类单体具有如式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示结构中的至少一种：其中，式(Ⅲ)和式(Ⅳ)中：R3或R4选自氢基或甲基；X3或X4选自氢基、硝基、氰基、羟基、羧基、烷基(
‑
C
m
H
2m+1
)、烷氧基(
‑
OC
m
H
2m+1
)或酯基(
‑
COOC
m
H
2m+1
)；其中，m选自1
‑
6的任一整数；n3或n4选自3
‑
12的任一整数。3.根据权利要求1或2所述的聚合物胶体粒子，其特征在于，所述非球形形貌包括圆柱形或蘑菇形或橄榄形。优选地，所述聚合物胶体粒子为微纳米级的聚合物胶体粒子。优选地，所述聚合物胶体粒子的内部具有单一有序结构。优选地，圆柱形的聚合物胶体粒子的平均尺寸为0.1
‑
10微米。优选地，蘑菇形的聚合物胶体粒子的平均尺寸为0.1
‑
10微米。优选地，橄榄形的聚合物胶体粒子的平均尺寸为0.1
‑
10微米。4.权利要求1
‑
3任一项所述的聚合物胶体粒子的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰，鲁佳伟，王逍，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：