新型高热稳定性纳米银@交联壳@聚合物刷复合粒子的构筑及光信息存储性能研究

In order to meeting the situation of a surge in information, developing short wavelenghth optical information storage material and realizing transfer from two dimensions to many dimensions storage are very important ways. A novel high heat stability silver composite nanoparticle protected by crosslinked shell and polymer brushes (Ag NPs@crosslink shell@polymer brushes)are designed and prepared. And super high density optical information storage material will be developed using photo-thermal property of this composite nanoparticles as laser active materials. Firstly, block copolymer with crosslinkable chains poly(3-(trimethoxysilyl)propyl acrylate) (PTMPA) or poly(vinylbenzyl chloride) (PVBC) are synthesized by RAFT technique. Then Ag NPs protected by block copolymer brushes are prepared using copolymer as stabilizer. And then Ag NPs@crosslink shell@polymer brushes are prepared by crosslinking crosslinkable PTMPA or PVBC chains. The dispersibility of composite nanoparticles obtained by this method in polymer matrix will be very good and heat stability will be high.The method is facile, and composite nanoparticles with other crosslink shell will be obtained by changing crosslinkable RAFT monomer. Finally, the photo-thermal and optical information storage properties of polymer films containing composite nanoparticles will be studied.The composite material can be used in the field of super high density optical information storage materials.

为适应信息量剧增的形势，发展短波长光存储材料以及实现由二维到多维存储是开发超高密度存储材料的重要途径。本课题拟设计合成新型高热稳定性纳米银@交联壳@聚合物刷复合粒子，并以此复合粒子为激光活性物质，利用纳米银的光热效应开发超高密度的光信息存储材料。首先采用RAFT聚合法制备含可交联链段聚丙烯酸三甲氧基硅基丙酯（PTMPA）或聚对氯甲基苯乙烯（PVBC）的嵌段共聚物PS-b-PTMPA-b-PS或PS-b-PVBC-b-PS；然后利用这些嵌段共聚物为稳定剂，制备嵌段共聚物刷保护的纳米银；在一定条件下交联PTMPA或PVBC链段，得SiO2或交联PVBC壳层和聚合物刷保护的纳米银复合粒子，所得复合粒子热稳定性高，与聚合物基体相容性好，合成方法简单易行，具有普适性。制备含此复合粒子的聚合物单层或多层膜，研究含复合粒子薄膜的光热性质和光信息存储性能，开发超高密度光信息存储材料。

为适应信息量剧增的形势，发展短波长光存储材料以及实现由二维到多维存储是开发超高密度存储材料的重要途径。本课题设计合成了新型高热稳定性聚合物包覆纳米银复合粒子，并以此复合粒子为激光活性物质，利用纳米银的光热效应开发超高密度的光信息存储材料。. 主要通过三种方案制备了高热稳定性纳米银复合粒子，一种是采用原位还原后交联法制备交联壳层和聚合物刷保护的纳米银粒子（纳米银@交联壳@聚合物刷）。先用RAFT聚合法先聚合苯乙烯，再聚合可交联有机硅单体3-三甲氧基硅基甲基丙烯酸酯（TMPMA），或者对氯甲基苯乙烯单体CMS或4-乙烯基吡啶4VP制备含三硫代酯基团的三嵌段共聚物PS-b-PTMPMA-b-PS、PS-b-PCMS-b-PS和PS-b-P4VP-b-PS；调整配方，可制得不同TMPMA、PCMS和P4VP链段长度的嵌段共聚物；分别以合成的嵌段共聚物为稳定剂和配体，Ag NO3为前体，NaBH4为还原剂，原位还原制备纳米银粒子。最后分别选择不同的交联剂和交联条件，制备高热稳定纳米银@交联壳@聚合物刷复合粒子，研究其热稳定性能。研究结果表明，采用PS-b-PTMPMA-b-PS体系，水解交联后得到纳米银复合粒子Ag NPs@SiO2@PS，采用PS-b-PCMS-b-PS体系制备的纳米银粒子经过乙二胺交联可得到高热稳定性的分散性良好的复合粒子Ag NPs@交联PCMS壳@PS，所得复合粒子110℃24h无聚集；由PS-b-P4VP-b-PS为稳定剂制备的纳米银粒子Ag NPs@PS-b-P4VP-b-PS由于共聚物多齿配体的作用，无需交联即可得到分散性好、热稳定性好的纳米银粒子。第二种方案为以嵌段共聚物PS-b-P4VP-b-PS交联胶束为微反应器，制备稳定的纳米银和纳米钯复合粒子，结果表明以高氯酸银为银源、四丁基硼氢化铵为还原剂可制备一个胶束内含多个纳米银粒子的复合粒子。第三种方案为采用乙醇和水为分散介质，苯乙烯为单体、3-三甲氧基硅基丙烯酸酯（TMPA）为共聚单体的沉淀聚合法制备了一个聚苯乙烯珠粒中含一个金属纳米粒子的复合粒子。这些方法简单易行，具有普适性。. 将复合粒子与纯PS共溶，利用热压法制备单层膜，旋涂法制备单层和双层聚合物膜，TEM表明复合粒子与PS基体相容性好，无任何聚集。含纳米银的多层膜及其激光存储性能有待进一步研究。