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胶体光子晶体的制备及性质研究

作　者: 姚运红
导　师: 孙诚
学　校: 扬州大学
专　业: 物理化学
关键词: 胶体晶体 光子晶体 无皂乳液聚合 自组装
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


光子晶体(又称光子带隙材料)作为一类具有潜在应用前景的特殊功能材料,近年来受到了越来越多的研究人员的关注。这类材料是由粒径在几个纳米到几十微米的介观颗粒在空间周期性排列而成的,由于其介电常数在空间内呈周期性变化,导致某些频率的光在其中传播时产生光子带隙,由此产生了一些新的光电子特性,如能够抑制原子、分子的自发辐射等,这些特性使光子晶体在基础研究和实际应用方面均具有巨大的潜力。制备光子晶体的一个主要途径是利用单分散聚合物微球进行自组装。本论文主要研究了PMMA, P(MMA-BA), P(St-MMA-BA)共聚物颗粒的制备以及在自支撑膜,生物检测等方面的应用,主要内容如下：(1)聚甲基丙烯酸甲酯是目前为止研究最多的一类胶体光子晶体,我们运用沸水体系中无皂乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),进行粒径分析,并探讨反应单体MMA浓度、助稳定剂MAA浓度、引发剂用量等对反应产物聚甲基丙烯酸甲酯粒径的影响及对胶体颗粒自组装成的胶体晶体薄膜反射波长的影响,并解释了纳米粒子自组装薄膜的显色机理；(2)为了提高PMMA的弯曲强度,改善其在具体应用中存在的不足,在甲基丙烯酸甲酯中加入柔性链段丙烯酸丁酯,采用沸水体系中无皂乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯(P(MMA-BA)),改变BA/MMA比例,通过场发射扫描电镜照片研究BA用量对聚合物P(MMA-BA)形貌的影响,确定最佳BA/MMA比例；实验表明P(MMA-BA)胶体颗粒自组装成的弹性胶体晶体膜,干燥时成透明状,浸水以后会呈现靓丽的颜色,并且薄膜的颜色会随浸泡时间的变化而发生变化；最后选择颜色较亮拉伸性能较好胶体晶体薄膜,测试其拉伸性能；(3)在沸水体系中采用无皂乳液聚合法合成P(St-MMA-BA),并探讨反应单体浓度、苯乙烯浓度、助稳定剂MAA浓度、BA/MMA比例等对P(St-MMA-BA)纳米粒子粒径及其自组装胶体晶体薄膜反射波长的影响,研究加热对胶体晶体薄膜反射波长的影响,最后将P(St-MMA-BA)胶体颗粒组装成胶体晶体微球用于多元固相免疫荧光检测。

全文目录


目录  2-5
中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
第一章 绪论  8-26
  1.1 光子晶体  8-12
    1.1.1 光子晶体简介  8-9
    1.1.2 光子晶体与结构色  9-10
    1.1.3 光子晶体编码  10-12
  1.2 胶体光子晶体  12-13
    1.2.1 胶体光子晶体简介  12-13
    1.2.2 胶体光子晶体应用  13
  1.3 单分散聚合物微粒的制备  13-20
    1.3.1 乳液聚合  14-15
    1.3.2 无皂乳液聚合及其成核机理  15-17
    1.3.3 单分散聚合物微粒的自组装  17-20
  1.4 本论文的研究内容  20-22
  参考文献  22-26
第二章 单分散PMMA纳米粒子的制备及性质研究  26-39
  2.1 引言  26-27
  2.2 实验部分  27-29
    2.2.1 试剂与仪器  27
    2.2.2 单分散PMMA纳米粒子的合成  27-28
    2.2.3 PMMA纳米粒子自组装胶体晶体膜的制备  28-29
  2.3 结果与讨论  29-37
    2.3.1 聚甲基丙烯酸甲酯的反应机理  29-30
    2.3.2 PMMA纳米粒子粒径的控制  30-35
      2.3.2.1 单体甲基丙烯酸甲酯浓度对PMMA纳米粒子粒径的影响  30-32
      2.3.2.2 引发剂KPS浓度对PMMA纳米粒子粒径的影响  32-34
      2.3.2.3 稳定剂MAA浓度对PMMA纳米粒子粒径的影响  34-35
    2.3.3 PMMA纳米粒子自组装薄膜的显色机理  35-37
  2.4 小结  37-38
  参考文献  38-39
第三章 自组装单分散P(MMA-BA)共聚物微球制备自支撑弹性胶体光子晶体膜  39-54
  3.1 引言  39-40
  3.2 实验部分  40-42
    3.2.1 试剂与仪器  40-41
    3.2.2 单分散P(MMA-BA)软球的合成  41
    3.2.3 自支撑弹性胶体光子晶体膜的制备  41-42
  3.3 结果与讨论  42-51
    3.3.1 弹性胶体晶体膜的显色机理研究  42-43
    3.3.2 单体BA与MMA的比例对微球及膜性能的影响  43-47
    3.3.3 自支撑弹性胶体晶体膜性能的研究  47-51
  3.4 小结  51-53
  参考文献  53-54
第四章 单分散P(ST-MMA-BA)核壳纳米粒子的制备及应用  54-72
  4.1 引言  54-55
  4.2 实验部分  55-57
    4.2.1 试剂与仪器  55-56
    4.2.2 单分散核壳粒子P(St-MMA-BA)的合成  56-57
  4.3 结果与讨论  57-70
    4.3.1 P(St-MMA-BA)纳米粒子结构的影响因素  57-62
      4.3.1.1 苯乙烯浓度对P(St-MMA-BA)纳米粒子结构的影响  57-59
      4.3.1.2 BA/MMA比例对P(St-MMA-BA)纳米粒子结构的影响  59-60
      4.3.1.3 聚合物单体浓度对P(St-MMA-BA)纳米粒子结构的影响  60-61
      4.3.1.4 甲基丙烯酸MAA浓度对P(St-MMA-BA)纳米粒子结构的影响  61-62
    4.3.2 加热对P(St-MMA-BA)胶体晶体薄膜的影响  62-65
    4.3.3 P(St-MMA-BA)微球在固相荧光免疫检测中应用  65-70
      4.3.3.1 胶体光子晶体微球的制备  65-66
      4.3.3.2 胶体晶体微球编码的准确性  66-68
      4.3.3.3 固相荧光免疫检测  68-70
  4.5 小结  70-71
  参考文献  71-72
第五章 结论  72-73
硕士期间发表的文章  73-74
致谢  74-75

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 高分子化学（高聚物） > 高分子物理和高分子物理化学 > 高聚物的化学性质
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