[发明专利]一种红色低角度依赖性硫化锌结构色色料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于结构色材料制备技术领域，具体涉及一种低角度依赖性红色硫化锌结构色色料及其制备方法。

背景技术

高低折射率的材料交替排列形成周期性结构－光子晶体，从而特定波长的光线不能通过其产生的光子带隙，从而产生了结构色。结构色是一种物理呈色，具有颜色鲜艳、永不褪色、环境友好、制备周期短等优点。近些年来通过胶体微球的有序自组装法，能够形成蛋白石结构光子晶体，最后光线在具有周期性结构的光子晶体表面形成通过干射、衍射、散射等作用，从而产生绚丽多彩的结构色，但是因为具有虹彩效应，即不同方向观察到的颜色不同，从而大大限制了结构色在平板显示，印刷媒介以及光学设备等方面的应用。通常，制备的光子晶体粉体状态一般呈现出白色。只有通过组装成有序的光子晶体薄膜之后才能呈现出结构色(CN103288491A、CN103288492A)。也有研究者提出添加微量黑色颜料能够提高色彩饱和度，而且能够有效降低结构色对角度的依赖性，达到随着观察角度变化结构色保持不变的效果(CN103173039A、102702791A、103788770A)，但上述方法的不足之处在于，光子晶体结构色薄膜制备中，需要将粉体与微量炭黑或黑色颜料混合制膜，工艺较复杂，并且蛋白石结构对镀膜环境要求很高，受外界环境干扰大，很小的环境波动都会对薄膜的质量有很大的影响，因此很难被广泛应用。很多研究者在氧化硅或者聚苯乙烯胶体溶液中加入微量的炭黑或者黑色素，利用旋涂等方法制备出短程有序，长程无序的结构色薄膜，其中炭黑或者黑色素的作用在于能够在可见光波段内有较强的吸收，从而降低非相干散射，使得结构色薄膜在短程有序，长程无序的状态下也能够表现出较高的色彩饱和度，同时这种短程有序，长程无序的结构因为各向同性，所以具有低角度依赖性，即随着观察角度的变化，颜色基本不变，能够应用于显示，印刷等方面。但是，该过程中所应用的超细纳米级炭黑具有较高的表面能，因此存在难分散、易团聚，并且在多数溶液中难以溶解等缺点，而有机黑色染料需要进行拼色、混色等工艺过程，过程复杂且制备出来的有机黑色染料不稳定等缺点。

近些年来，半导体硫化物(比如硫化锌)材料因其具有很多优异的性能比如在污水处理，磁光转换，抗菌，光子晶体等方面受到广泛关注。但是，目前为止，还没有文献对利用硫化物等材料来制备这种短程有序结构高饱和度机构色釉料的制备进行过报道。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种低角度依赖性红色硫化锌结构色色料及其制备方法，该方法操作简单，重复性强，适合工业化规模生产；经该方法制得的球形硫化锌光子晶体球形度好，粒径均一，应用广泛。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种低角度依赖性红色硫化锌结构色色料的制备方法，包括以下步骤：

1)按(10～12):1的质量比取Zn(NO₃)₂·6H₂O与聚乙烯吡咯烷酮，按聚乙烯吡咯烷酮：去离子水＝(0.02～0.03)g：100mL的比例加去离子水，充分混合均匀，得到均匀溶液；

2)按(0.3～0.5)g：50mL的比例，将硫代乙酰胺溶于去离子水中，超声混合处理，得到硫代乙酰胺水溶液；

3)将步骤1)制得的均匀溶液与步骤2)制得的硫代乙酰胺水溶液按2：1的体积比混匀后，在70～85℃下，水浴反应5～8h，制得含有硫化锌微球的乳浊液，再经过洗涤及超声分散，制得单分散硫化锌微球的乙醇溶液；

4)将单分散硫化锌微球乙醇溶液真空干燥，制得粉体，将粉体在保护气氛下，经300～500℃煅烧处理，制得低角度依赖性红色硫化锌结构色色料。

步骤1)充分混合均匀是采用磁力搅拌器搅拌25～40min。

步骤2)中超声混合处理时间为10～20min。

步骤3)所述的洗涤是将含有硫化锌微球的乳浊液先经去离子水洗2～4次，再经无水乙醇清洗2～4次。

步骤4)所述保护气氛采用氮气或氩气。

步骤4)所述真空干燥是在45～55℃下进行。

本发明还公开了采用上述公开的方法制得的低角度依赖性红色硫化锌结构色色料，该红色硫化锌结构色色料炭黑分布均匀，无角度依赖性，球形度好，粒径均一。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：