專利名稱：具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的制法及膠體光子晶體復(fù)合膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膠體光子晶體膜的制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及通過引入聚N-異丙基丙烯酰胺來提高噴墨打印的圖案化膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)速度的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的制備方法。
背景技術(shù)：
光子晶體的概念自1987年被提出以來，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)今物理學(xué)、光電子學(xué)、材料學(xué)、化學(xué)、納米技術(shù)等領(lǐng)域共同關(guān)注的研究熱點(diǎn)?；谝阎庾泳w的各種特殊性質(zhì)，其應(yīng)用涵蓋了光、電、催化、傳感、顯示、檢測(cè)等眾多領(lǐng)域。在通常的專利文獻(xiàn)中，膠體光子晶體膜主要應(yīng)用在濾波器(如CN01105105. 1，CN98110990. X)，光開關(guān)(CN02160207. 7)，光波導(dǎo)(CN02804125. 9，CN99810798，CNOl 132293. 4，CN02811132. X)，光纖(CN00803964. X, CN00803960. 7, CN03127694. 6)等方面。響應(yīng)性光子晶體在許多重要領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，如仿生材料、生物分離、臨床診斷、藥物釋放體系、化學(xué)機(jī)械體系和化學(xué)閥門、環(huán)境檢測(cè)以及作為各種物理、化學(xué)傳感器等。光子晶體膜的響應(yīng)速度是決定其應(yīng)用前景的關(guān)鍵因素。超快速響應(yīng)的光子晶體膜在危險(xiǎn)氣體檢測(cè)、化學(xué)反應(yīng)監(jiān)控及智能顯變色方面具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。相關(guān)報(bào)道主要從以下幾方面致力于提高光子晶體膜的響應(yīng)速度美國伊利諾斯大學(xué)的Broun課題組(Yun Ju Lee and Paul V. Braun, Adv. Mater. 2003,15, 563-566)首先發(fā)現(xiàn)了多孔結(jié)構(gòu)光子晶體響應(yīng)速度快于復(fù)合結(jié)構(gòu)；同濟(jì)大學(xué)的葛建平課題組(Ruyang Xuan, Jianping Ge etal.，J. Mater. Chem. 2011，21，3672-3676)通過調(diào)整凝膠膜的尺寸、交聯(lián)程度，實(shí)現(xiàn)了響應(yīng)速度可控的光子晶體膜的制備。近年來韓國Moon課題組(J. Park and J. Moon, Langmuir2006，22，3506-3513)和本案發(fā)明人課題組(CN 200710179880. 3, CN200810115540. 9,CN201010578852. O)通過噴墨打印制備了圖案化響應(yīng)性光子晶體膜，為發(fā)展光子晶體的廣泛應(yīng)用提供了新思路。然而通過引入疏水基團(tuán)提高噴墨打印膠體光子晶體復(fù)合膜濕度響應(yīng)的速度尚無報(bào)道，具有超快濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的簡單快速制備可以極大拓寬光子晶體在智能顯色和靈敏檢測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是通過引入聚N-異丙基丙烯酰胺來提高噴墨打印膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)速度，從而提供一種具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的制備方法。本發(fā)明的目的之二是提供由目的一得到的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜。本發(fā)明的利用噴墨打印技術(shù)制備具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的方法，是借助噴墨打印機(jī)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)圖案，通過噴墨打印機(jī)打印單分散乳膠粒與濕度響應(yīng)性體系、N-異丙基丙烯酰胺共組裝獲得的。本發(fā)明的制備方法具有工藝簡單，成本低廉，對(duì)設(shè)備無特殊要求等特點(diǎn)。 本發(fā)明的利用噴墨打印技術(shù)制備具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的方法將由相同粒徑或不同粒徑的單分散乳膠粒、濕度響應(yīng)性功能單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、高沸點(diǎn)助劑和水混合得到的混合液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中，且每一墨盒中裝載的單分散乳膠粒的粒徑相同；然后經(jīng)噴墨打印機(jī)對(duì)具有浸潤性的基材的表面進(jìn)行圖案(通過計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的圖案)打印、再經(jīng)光照或加熱引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后，在具有浸潤性的基材的表面上得到由濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜；所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性的交聯(lián)共聚物。所述的經(jīng)光照引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合的光照條件為用波長為200 400nm的紫外燈作為光源，光照強(qiáng)度為200mW/cm2 IW/ cm2。所述的加熱引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合的加熱溫為30 90°C。所述的濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑為I 300 μ m。所述的由相同粒徑或不同粒徑的單分散乳膠粒、濕度響應(yīng)性功能單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、高沸點(diǎn)助劑和水混合得到的混合液中的單分散乳膠粒的含量為5 20Wt%、濕度響應(yīng)性功能單體的含量為I 20Wt%、N-異丙基丙烯酰胺單體的含量為I IOwt%、交聯(lián)劑的含量為O. I 5wt%、引發(fā)劑的含量為O. I 5wt%、高沸點(diǎn)助劑的含量為20 40wt%，余量為水。所述的單分散乳膠粒為市售產(chǎn)品或基于ZL200510011219. 2和ZL200510012021. 6等公開的方法合成的；粒徑范圍是100 llOOnm。所述的單分散乳膠粒選自單分散聚苯乙烯乳膠粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒、單分散聚丙烯酸乳膠粒、單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒、單分散二氧化鈦乳膠粒、單分散二氧化硅乳膠粒中的一種。所述的濕度響應(yīng)性功能單體可以通過光照引發(fā)交聯(lián)聚合或加熱引發(fā)交聯(lián)聚合得到濕度響應(yīng)性的交聯(lián)聚合物。所述的濕度響應(yīng)性功能單體是市售產(chǎn)品丙烯酰胺。所述的濕度響應(yīng)性的交聯(lián)聚合物為聚丙烯酰胺。所述的交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。所述的引發(fā)劑為光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑。所述的光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮或I-羥基環(huán)己基苯基甲酮
坐寸ο所述的熱引發(fā)劑為水溶性的過硫酸銨、水溶性的過硫酸鉀等中的一種；或者是偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽等水溶性的偶氮類引發(fā)劑等中的一種。
所述的高沸點(diǎn)助劑為乙二醇。所述的具有浸潤性的基材為與水的接觸角是65 90°的聚合物薄膜。所述的聚合物薄膜選自聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜和聚碳酸酯薄膜中的一種。所述的圖案打印方法可參照CN200710179880. 3，CN200810115540. 9，CN 201010578852. O所公開的技術(shù)方案，采用多噴頭商用打印機(jī)，借助計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)圖案。
本發(fā)明的方法得到的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜對(duì)濕度響應(yīng)的時(shí)間為在室溫(20°C )時(shí)的響應(yīng)時(shí)間和回復(fù)時(shí)間分別為O. 9s和4. 7s ;在40°C時(shí)的響應(yīng)時(shí)間和回復(fù)時(shí)間分別為Is和I. Is。所述的對(duì)濕度響應(yīng)的濕度范圍為20% 100%。所述的噴墨打印機(jī)為噴孔直徑為I 100 μ m的商用打印機(jī)。所述的噴墨打印機(jī)對(duì)基材表面進(jìn)行圖案打印時(shí)的方法及條件為常規(guī)打印的方法及條件。本發(fā)明的方法得到的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜是由濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，該膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙分布為250 2500 nm ;所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性的交聯(lián)共聚物。本發(fā)明的方法得到的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜在250 2500nm的紫外光、可見光或紅外光區(qū)域范圍內(nèi)，隨著外界濕度的變化，光子帶隙在數(shù)十秒內(nèi)發(fā)生藍(lán)移或紅移。本發(fā)明的方法得到的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜隨外界濕度從20 %到100 %變化時(shí)，具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙的變化范圍最大為250nm，具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的最快響應(yīng)時(shí)間為Is0本發(fā)明的方法所制備得到的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜在外界濕度監(jiān)測(cè)響應(yīng)方面具有廣泛的應(yīng)用?？梢酝ㄟ^所述具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色變化監(jiān)控外界環(huán)境的濕度變化。具體的應(yīng)用方案如下將所制備得到的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜放置在一個(gè)濕度變化的環(huán)境中，所制備的膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色會(huì)隨外界濕度的變化而變化。最終可以通過膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色變化監(jiān)控外界濕度的變化。本發(fā)明與前述文獻(xiàn)及專利報(bào)道的不同，本發(fā)明涉及利用聚N-異丙基丙烯酰胺來提高噴墨打印膠體光子晶體復(fù)合膜對(duì)濕度響應(yīng)速度的方法。本發(fā)明采用單分散乳膠粒、濕度響應(yīng)性功能單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)齊U、引發(fā)劑、高沸點(diǎn)助劑和水的混合液為墨水，在具有浸潤性的基材上，通過噴墨打印將其中的單分散乳膠粒組裝成圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜。膠體光子晶體復(fù)合膜由噴墨打印機(jī)噴出的墨水微滴干燥后形成，通過墨水中的高沸點(diǎn)助劑減緩墨水微滴的干燥過程，浸潤性基材阻止了墨水微滴的過度鋪展，實(shí)現(xiàn)了高度有序的單分散乳膠粒的間隙中填充有濕度響應(yīng)性功能單體與N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性的交聯(lián)共聚物。本發(fā)明方法得到的膠體光子晶體復(fù)合膜中的由所述的單分散乳膠粒和濕度響應(yīng)性的交聯(lián)共聚物得到的濕度響應(yīng)性的膠體光子晶體在外界濕度刺激作用下會(huì)發(fā)生晶格常數(shù)的變化，導(dǎo)致所制備的膠體光子晶體復(fù)合膜的圖案的色彩發(fā)生響應(yīng)性變化。具有大比表面積的噴墨打印得到的光子晶體墨水微滴作為響應(yīng)單元，可以大幅提高膠體光子晶體復(fù)合膜的吸收和釋放響應(yīng)物質(zhì)的速度，從而實(shí)現(xiàn)超快速響應(yīng)，而聚N-異丙基丙烯酰胺的引入加大了濕度響應(yīng)性分子的疏水性，從而使?jié)穸软憫?yīng)的時(shí)間降低，并且當(dāng)溫度升高到40°C時(shí)，聚N-異丙基丙烯酰胺發(fā)生相轉(zhuǎn)變(聚N-異丙基丙烯酰胺發(fā)生相轉(zhuǎn)變的最低溫度約32°C )，這進(jìn)一步加大了濕度響應(yīng)性分子的疏水性，縮短了濕度響應(yīng)的時(shí)間。這種超快響應(yīng)的膠體光子晶體復(fù)合膜既可以通過人的裸眼分辨顏色變化實(shí)現(xiàn)可視檢測(cè)，又在外界濕度變化引起的快速智能顯示單元、化學(xué)反應(yīng)監(jiān)控等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。


圖I.空心方框線為本發(fā)明對(duì)比例I中只加濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺而不加N-異丙基丙烯酰胺單體時(shí)的噴墨打印墨水微滴干燥后形成的濕度響應(yīng)性的膠體光子晶體單元隨外界濕度變化的響應(yīng)速度曲線，響應(yīng)時(shí)間為2s，回復(fù)時(shí)間為14s。圖I.空心圓線為本發(fā)明實(shí)施例I中同時(shí)加濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺和N-異丙基丙烯酰胺單體時(shí)的噴墨打印墨水微滴干燥后形成的濕度響應(yīng)性的膠體光子晶體單元在20°C時(shí)隨外界濕度變化的響應(yīng)速度曲線，響應(yīng)時(shí)間為O. 9s,回復(fù)時(shí)間為4. 7s。圖I.空心三角形線為本發(fā)明實(shí)施例4中同時(shí)加濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺和N-異丙基丙烯酰胺單體時(shí)的噴墨打印墨水微滴干燥后形成的濕度響應(yīng)性的膠體光子晶體單元在40°C時(shí)隨外界濕度變化的響應(yīng)速度曲線，響應(yīng)時(shí)間為ls，回復(fù)時(shí)間為I. Is。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I在溫度為10°C，濕度為20%下，將采用ZL200510011219. 2的方法制備得到的含有粒徑為IOOnm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒的乳液、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮、高沸點(diǎn)助劑乙二醇和水混合得到混合液，其中，混合液中的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒的含量為20Wt%、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺的含量為20Wt%、N-異丙基丙烯酰胺單體的含量為10wt%、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的含量為5wt%、光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮的含量為5wt%、高沸點(diǎn)助劑乙二醇的含量為20wt%、余量為水；將上述混合液裝于噴頭孔徑為I μ m的噴墨打印機(jī)的墨盒中，通過噴墨打印機(jī)在與水的接觸角為65°的聚乙烯薄膜基材上進(jìn)行打印，并在紫外燈下進(jìn)行光照(波長為200nm，光照強(qiáng)度為200mW/cm2，光照時(shí)間為Ih)，經(jīng)光照引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后，在聚乙烯薄膜基材的表面上得到具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜。該膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為I 20 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性的交聯(lián)共聚物。所述的膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙分布在250nm，隨濕度從20%到100%變化，其光子帶隙從250nm到380nm變化，光子帶隙發(fā)生130nm的紅移。構(gòu)成具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑為I 20 μ m，當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為1μπ ，10μπ ，20μπ 且環(huán)境溫度為20°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20%到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為O. 2s, O. 5s, O. 9s，回復(fù)時(shí)間分別為I. 2s，2. 8s，4. 7s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)時(shí)間為O. 9s，宏觀回復(fù)時(shí)間為4. 7s，如圖I空心圓線所示。將上述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜放置在濕度變化的環(huán)境中，通過所述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色變化來實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的濕度變化。對(duì)比例I條件與實(shí)施例I基本相同，組分中只是不加N-異丙基丙烯酰胺單體，其它組分及含量與實(shí)施例I相同，N-異丙基丙烯酰胺單體的含量由水量補(bǔ)足，得到的膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為I 20 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺聚合后得到的聚合物。當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為1口111，1(^111，2(^111且環(huán)境溫度為201時(shí)，隨環(huán)境濕度從20 %到100 %，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為O. 5s，Is，2s，回復(fù)時(shí)間分別為3s，6s，14s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20 %到100 %，宏觀響應(yīng)時(shí)間為2s，宏觀回復(fù)時(shí)間為14s，如圖I空心方框線所示。由實(shí)施例I及對(duì)比例I可得出，N-異丙基丙烯酰胺單體的引入可大大提高膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的速度。實(shí)施例2在溫度為40°C，濕度為60%下，將市售的粒徑為IlOOnm的單分散聚甲基丙烯酸 甲酯乳膠粒、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、熱引發(fā)劑水溶性的過硫酸銨、高沸點(diǎn)助劑乙二醇和水混合得到混合液，其中，混合液中的單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒的含量為5wt%、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺的含量為lwt%、N-異丙基丙烯酰胺單體的含量為O. 5wt%、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的含量為O. lwt%、熱引發(fā)劑水溶性的過硫酸銨的含量為O. lwt%、高沸點(diǎn)助劑乙二醇的含量為30wt%、余量為水；將上述混合液裝于噴頭孔徑為IOOym的噴墨打印機(jī)的墨盒中，通過噴墨打印機(jī)在與水的接觸角為79°的聚氯乙烯薄膜基材上進(jìn)行打印，并于烘箱中加熱(溫度為60°C，加熱時(shí)間為2h)，經(jīng)加熱引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后，在聚乙烯薄膜基材的表面上得到具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜。該膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為100 300 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性交聯(lián)共聚物。所述的膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙分布在2500nm，隨濕度從20%到100%變化，其光子帶隙從2500nm到2620nm變化，光子帶隙發(fā)生120nm的紅移。
構(gòu)成具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑為100 300 μ m，當(dāng) 濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為100 μ m，150 μ m，300μπι且環(huán)境溫度為20°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20%到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為40s，53s，65s，回復(fù)時(shí)間分別240s，250s，320s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)的時(shí)間為65s，宏觀回復(fù)時(shí)間為320s。將上述具有具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜放置在濕度變化的環(huán)境中，通過所述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色變化來實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的濕度變化。對(duì)比例2條件與實(shí)施例2基本相同，組分中只是不加N-異丙基丙烯酰胺單體，其它組分及含量與實(shí)施例2相同，N-異丙基丙烯酰胺單體的含量由水量補(bǔ)足，得到的膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為100 300 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺聚合后得到的聚合物。當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為100 μ m, 150 μ m, 300 μ m且環(huán)境溫度為20°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20%到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為100s，120s，150s，回復(fù)時(shí)間分別為650s，750s，800s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)時(shí)間為150s，宏觀回復(fù)時(shí)間為800s。由實(shí)施例2及對(duì)比例2可得出，N-異丙基丙烯酰胺單體的引入可大大提高膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的速度。實(shí)施例3在溫度為20°C，濕度為40%下，將采用專利號(hào)為ZL200510011219. 2的方法制備得到的含有粒徑為ISOnm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒的乳液、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮、高沸點(diǎn)助劑乙二醇和水混合得到混合液，其中，混合液中的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物的含量為20wt%、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺的含量為15wt%、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的含量為
2.5wt%、光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮的含量為2. 5wt%、高沸點(diǎn)助劑乙二醇的含量為40wt%、余量為水；將上述混合液裝于噴頭孔徑為15 μ m的噴墨打印機(jī)的墨盒中，通過噴墨打印機(jī)在與水的接觸角為90°的聚碳酸酯薄膜基材上進(jìn)行打印，并在紫外燈下進(jìn)行光照(波長為380nm，光照強(qiáng)度為200mW/cm2，光照時(shí)間為2h)，經(jīng)光照引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后，在聚乙烯薄膜基材的表面上得到具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜。該膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為15 50 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成。所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是由單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒骨架堆砌，且在單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性交聯(lián)共聚物。所述的膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙分布在460nm，隨濕度從20%到100%變化，其光子帶隙從460nm到580nm變化，光子帶隙發(fā)生120nm的紅移。構(gòu)成具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑為15 50 μ m,當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為15 μ m，30 μ m，50 μ m且環(huán)境溫度為20°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20%到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為O. 3s，I. 2s，11s，回復(fù)時(shí)間分別為I. 7s，5. 8s，54s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)的時(shí)間為11s，宏觀回復(fù)時(shí)間為54s。將上述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜放置在濕度變化的環(huán)境中，通過所述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色變化來實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的濕度變化。對(duì)比例3條件與實(shí)施例3基本相同，組分中只是不加N-異丙基丙烯酰胺單體，其它組分及含量與實(shí)施例3相同，N-異丙基丙烯酰胺單體的含量由水量補(bǔ)足，得到的膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為15 50 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺聚合后得到的聚合物。當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為15 μ m，30 μ m，50 μ m且環(huán)境溫度為20°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20%到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為O. 8s, 2. 4s, 23s,回復(fù)時(shí)間分別為7s，12s, 160s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)時(shí)間為23s，宏觀回復(fù)時(shí)間為 160s。由實(shí)施例3及對(duì)比例3可得出，N-異丙基丙烯酰胺單體的引入可大大提高膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的速度。實(shí)施例4在溫度為10°C，濕度為20%下，將采用專利號(hào)為ZL200510011219. 2的方法制備得到的含有粒徑為IOOnm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒的乳液、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮、高沸點(diǎn)助劑乙二醇和水混合得到混合液，其中，混合液中的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒的含量為20Wt%、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺的含量為20Wt%、N-異丙基丙烯酰胺單體的含量為10wt%、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的含量為5wt%、光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮的含量為5wt%、高沸點(diǎn)助劑乙二醇的含量為20wt%、余量為水；將上述混合液裝于噴頭孔徑為I μ m的噴墨打印機(jī)的墨盒中，通過噴墨打印機(jī)在與水的接觸角為65°的聚乙烯薄膜基材上進(jìn)行打印，并在紫外燈下進(jìn)行光照(波長為200nm，光照強(qiáng)度為200mW/cm2，光照時(shí)間為Ih)，經(jīng)光照引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后，在聚乙烯薄膜基材的表面上得到具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜。該膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為I 20 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是由單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒骨架堆砌，且在單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性交聯(lián)共聚 物。所述的膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙分布在250nm，隨濕度從20%到100%變化，其光子帶隙從250nm到380nm變化,光子帶隙發(fā)生130nm的紅移。構(gòu)成膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑為I 20 μ m，當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為I μ m，10 μ m，20 μ m且環(huán)境溫度為40°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20 %到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為O. 2s,O. 5s, Is,回復(fù)時(shí)間分別為O. 2s，O. 8s, I. Is。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)時(shí)間ls，宏觀回復(fù)時(shí)間為I. ls，如圖I.空心三角形線所示。將上述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜放置在濕度變化的環(huán)境中，通過所述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色變化來實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的濕度變化。對(duì)比例4條件與實(shí)施例4基本相同，組分中只是不加N-異丙基丙烯酰胺單體，其它組分及含量與實(shí)施例4相同，N-異丙基丙烯酰胺單體的含量由水量補(bǔ)足，得到的膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為I 20 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺聚合后得到的聚合物。當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為1口111，1(^111，2(^111且環(huán)境溫度為401時(shí)，隨環(huán)境濕度從20 %到100 %，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為O. 5s，Is，2s，回復(fù)時(shí)間分別為3s，6s，14s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20 %到100 %，宏觀響應(yīng)時(shí)間為2s，宏觀回復(fù)時(shí)間為14s，如圖I.空心方框線所示。由實(shí)施例4、對(duì)比例4可得出，N-異丙基丙烯酰胺單體的引入以及聚N-異丙基丙烯酰胺的相轉(zhuǎn)變(40°C )可大大提高膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的速度。實(shí)施例5在溫度為40°C，濕度為60%下，將市售的粒徑為IIOOnm的單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、熱引發(fā)劑水溶性的過硫酸銨、高沸點(diǎn)助劑乙二醇和水混合得到混合液，其中，混合液中的單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒的含量為5wt%、濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺的含量為Iwt%、、N-異丙基丙烯酰胺單體的含量為O. 5wt%、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的含量為O. lwt%、熱引發(fā)劑水溶性的過硫酸銨的含量為O. lwt%、高沸點(diǎn)助劑乙二醇的含量為30wt%、余量為水；將上述混合液裝于噴頭孔徑為IOOym的噴墨打印機(jī)的墨盒中，通過噴墨打印機(jī)在與水的接觸角為79°的聚氯乙烯薄膜基材上進(jìn)行打印，并于烘箱中加熱(溫度為60°C，加熱時(shí)間為2h)，經(jīng)加熱引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后，在聚乙烯薄膜基材的表面上得到具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜。該膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為100 300 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是由單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒骨架堆砌，且在單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性交聯(lián)共聚物。所述的膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙分布在2500nm，隨濕度從20%到100%變化，其光子帶隙從2500nm到2620nm變化，光子帶隙發(fā)生120nm的紅移。構(gòu)成膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑為100 300 μ m,當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為100 μ m, 150 μ m, 300 μ m且環(huán)境溫度為40°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20 %到100 %，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為47s，59s，70s，回復(fù)時(shí)間分別為52s，68s，80s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)的時(shí)間為70s，宏觀回復(fù)時(shí)間為80s。將上述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜放置在濕度變化的環(huán)境中，通過所述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色變化來實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的濕度變化。對(duì)比例5條件與實(shí)施例5基本相同，組分中只是不加N-異丙基丙烯酰胺單體，其它組分及含量與實(shí)施例5相同，N-異丙基丙烯酰胺單體的含量由水量補(bǔ)足，得到的膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為100 300 μ m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體丙烯酰胺聚合后得到的聚合物。當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為100 μ m, 150 μ m, 300 μ m且環(huán)境溫度為40°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20%到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為100s，120s，150s，回復(fù)時(shí)間分別為650s，750s，800s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)時(shí)間為150s，宏觀回復(fù)時(shí)間為800s。由實(shí)施例5、對(duì)比例5可得出，N-異丙基丙烯酰胺單體的引入以及聚N-異丙基丙烯酰胺的相轉(zhuǎn)變(40°C )可大大提高膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的速度。實(shí)施例6 在溫度為20°C，濕度為40%下，將采用專利號(hào)為ZL200510011219. 2的方法制備得到的含有粒徑為ISOnm的單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒的乳液、濕度響應(yīng)性功能単體丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮、高沸點(diǎn)助劑こニ醇和水混合得到混合液，其中，混合液中的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)三嵌段共聚物的含量為20wt%、濕度響應(yīng)性功能単體丙烯酰胺的含量為15wt%、交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的含量為2. 5wt%、光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮的含量為2. 5wt%、高沸點(diǎn)助劑こニ醇的含量為40wt%、余 量為水；將上述混合液裝于噴頭孔徑為15 的噴墨打印機(jī)的墨盒中，通過噴墨打印機(jī)在與水的接觸角為90°的聚碳酸酷薄膜基材上進(jìn)行打印，并在紫外燈下進(jìn)行光照(波長為380nm，光照強(qiáng)度為200mW/cm2，光照時(shí)間為2h)，經(jīng)光照引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能単體丙烯酰胺與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后，在聚乙烯薄膜基材的表面上得到具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜。該膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為15 50 y m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成。所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是由單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒骨架堆砌，且在單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能単體丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性交聯(lián)共聚物。所述的濕度響應(yīng)的膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙分布在460nm，隨濕度從20%到100 %變化，其光子帶隙從460nm到580nm變化，光子帶隙發(fā)生120nm的紅移。構(gòu)成膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑為15 50 ii m,當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為15 um, 30 um, 50 um且環(huán)境溫度為40°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20%到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為0. 4s，I. 2s，12s，回復(fù)時(shí)間分別為0. 4s，
I.2s, 13s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)的時(shí)間為12s，宏觀回復(fù)時(shí)間為13s。將上述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜放置在濕度變化的環(huán)境中，通過所述具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜的顏色變化來實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境的濕度變化。對(duì)比例6條件與實(shí)施例6基本相同，組分中只是不加N-異丙基丙烯酰胺単體，其它組分及含量與實(shí)施例6相同，N-異丙基丙烯酰胺単體的含量由水量補(bǔ)足，得到的膠體光子晶體復(fù)合膜是由直徑為15 50 y m的濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成，所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散聚(苯こ烯-甲基丙烯酸甲酷-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能単體丙烯酰胺聚合后得到的聚合物。當(dāng)濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑分別為15 Pm, 30 Pm, 50 Um且環(huán)境溫度為40°C時(shí)，隨環(huán)境濕度從20%到100%，濕度響應(yīng)的微滴單元的響應(yīng)時(shí)間分別為0. 8s, 2. 4s, 23s,回復(fù)時(shí)間分別為7s，12s, 160s。濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的具有濕度響應(yīng)性和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)圖案的膠體光子晶體復(fù)合膜，隨環(huán)境濕度從20%到100%，宏觀響應(yīng)時(shí)間為23s，宏觀回復(fù)時(shí)間為 160s。由實(shí)施例6、對(duì)比例6可得出，N-異丙基丙烯酰胺單體的引入以及聚N-異丙基丙烯酰胺的相轉(zhuǎn)變(40°C )可大大提高膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)的速度。
權(quán)利要求
1.一種利用噴墨打印技術(shù)制備具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的方法，其特征是 將由相同粒徑或不同粒徑的單分散乳膠粒、濕度響應(yīng)性功能單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、高沸點(diǎn)助劑和水混合得到的混合液分別裝于噴墨打印機(jī)的不同墨盒中，且每一墨盒中裝載的單分散乳膠粒的粒徑相同； 然后經(jīng)噴墨打印機(jī)對(duì)具有浸潤性的基材的表面進(jìn)行圖案打印、再經(jīng)光照或加熱引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后，在具有浸潤性的基材的表面上得到由濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜； 所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性的交聯(lián)共聚物； 所述的由相同粒徑或不同粒徑的單分散乳膠粒、濕度響應(yīng)性功能單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、高沸點(diǎn)助劑和水混合得到的混合液中的單分散乳膠粒的含量為5 20wt%、濕度響應(yīng)性功能單體的含量為I 20Wt%、N-異丙基丙烯酰胺單體的含量為I IOwt%、交聯(lián)劑的含量為O. I 5wt%、引發(fā)劑的含量為O. I 5wt%、高沸點(diǎn)助劑的含量為20 40wt%，余量為水； 所述的引發(fā)劑為光引發(fā)劑或熱引發(fā)劑； 所述的高沸點(diǎn)助劑為乙二醇； 所述的具有浸潤性的基材為與水的接觸角是65 90°的聚合物薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的經(jīng)光照引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合的光照條件為用波長為200 400nm的紫外燈作為光源，光照強(qiáng)度為200mW/cm2 lW/cm2 ； 所述的加熱引發(fā)所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合的加熱溫為30 90°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的濕度響應(yīng)的微滴單元的直徑為I 300 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的單分散乳膠粒的粒徑范圍是100 IlOOnm ； 所述的單分散乳膠粒選自單分散聚苯乙烯乳膠粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒、單分散聚丙烯酸乳膠粒、單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒、單分散二氧化鈦乳膠粒、單分散二氧化硅乳膠粒中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征是所述的濕度響應(yīng)性功能單體是丙烯酰胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-I-苯基-I-丙酮或I-羥基環(huán)己基苯基甲酮； 所述的熱引發(fā)劑選自水溶性的過硫酸銨、水溶性的過硫酸鉀、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是所述的聚合物薄膜選自聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜和聚碳酸酯薄膜中的一種。
9.一種由權(quán)利要求I 8任意一項(xiàng)所述的方法制備得到的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜，其特征是所述的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜是由濕度響應(yīng)的微滴單兀構(gòu)成，該膠體光子晶體復(fù)合膜的光子帶隙分布為250 2500nm ； 所述的濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述的單分散乳膠粒為骨架，且在所述的骨架的空隙中填充有由所述的濕度響應(yīng)性功能單體與所述的N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性的交聯(lián)共聚物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜，其特征是所述的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜對(duì)濕度響應(yīng)的時(shí)間為在200C時(shí)的響應(yīng)時(shí)間和回復(fù)時(shí)間分別為0. 9s和4. 7s ;在401時(shí)的響應(yīng)時(shí)間和回復(fù)時(shí)間分別為Is和 I. Is。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜，其特征是所述的對(duì)濕度響應(yīng)的濕度范圍為20% 100%。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜，其特征是所述的單分散乳膠粒的粒徑范圍是100 IlOOnm ； 所述的單分散乳膠粒選自單分散聚苯乙烯乳膠粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯乳膠粒、單分散聚丙烯酸乳膠粒、單分散聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)三嵌段共聚物乳膠粒、單分散二氧化鈦乳膠粒、單分散二氧化硅乳膠粒中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜，其特征是所述的濕度響應(yīng)性功能單體是丙烯酰胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過引入聚N-異丙基丙烯酰胺來提高具有濕度響應(yīng)性及圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜的濕度響應(yīng)速度的制備方法。本發(fā)明采用單分散乳膠粒、濕度響應(yīng)性功能單體、N-異丙基丙烯酰胺單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、高沸點(diǎn)助劑和水的混合液為墨水，通過噴墨打印在具有浸潤性的基材的表面上得到由濕度響應(yīng)的微滴單元構(gòu)成的圖案化的膠體光子晶體復(fù)合膜；所述濕度響應(yīng)的微滴單元是以堆砌的所述單分散乳膠粒為骨架，且在所述骨架的空隙中填充有由所述濕度響應(yīng)性功能單體與所述N-異丙基丙烯酰胺單體進(jìn)行交聯(lián)聚合后得到的濕度響應(yīng)性的交聯(lián)共聚物。
文檔編號(hào)B41M5/00GK102616044SQ201210060019
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者劉美金, 宋延林, 王京霞, 王利彬 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所