[发明专利]一种用于制备高稳定性光子晶体的结构生色整理液及应用

说明书

本发明属于光子晶体制备技术领域，具体提供了一种用于制备高稳定性光子晶体的结构生色整理液及其在纺织基材上制备图案化高稳定性光子晶体生色结构的应用，通过制备由胶体微球、结构稳定剂、表面活性剂和增稠剂组成的结构生色整理液，可较为迅速的得到颜色鲜艳亮丽、虹彩效应明显且耐久性好的结构生色纺织品。本发明的新型结构生色整理液有效解决了现有光子晶体易脱落、不稳定的缺陷，能够保证织物结构色的耐久性，具有易于实施、成本低廉、绿色环保和普适性好的优点。

技术领域

本发明属于光子晶体制备技术领域，具体涉及一种用于制备图案化高稳定性光子晶体的结构生色整理液及应用。

背景技术

光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体，最根本特征是具有光子禁带，通过控制光子在禁带内的传播可以得到绚丽多彩的结构色。光子晶体结构生色无需应用染料或颜料，符合绿色环保的理念，在纺织染整领域具有一定的应用前景。

目前，以胶体微球为基本结构单元，通过浸渍法和数码喷印法在纺织基材上构筑光子晶体生色结构而实现纺织品着色的研究和报道屡见不鲜。相比而言，数码喷印法具有耗时短、效率高的特点，可在纺织基材表面按需构建图案化光子晶体结构，还可以实现在同一纺织基材表面大面积有序构建光子晶体生色结构的设想，是一种具有工业化应用前景的实施方式。然而，目前为止，在纺织基材上采用数码喷印法构建光子晶体生色结构时，却存在喷印设备受限等桎梏，尤其表现在喷印喷头与光子晶体结构生色墨水间缺乏适配性，导致喷印效果不佳。而适应性喷头的开发则需要较为漫长的过程，涉及机械、工程和纺织等众多交叉学科领域。根据现有存在的、可望在纺织基材上构建光子晶体生色结构的纺织染整设备来进行图案化光子晶体的制备，无疑是实现纺织基材上的结构生色的一条捷径。

在有望开发得到适应于在纺织基材上快速构建图案化光子晶体生色结构的加工技术后，本发明申请者意识到，在实际应用过程中纺织基材表面光子晶体生色结构的稳定性至关重要，结构色的耐久性将对光子晶体结构生色纺织品的实际应用具有决定性作用。因此，提高纺织品上光子晶体生色结构的稳定性迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制备高稳定性光子晶体的生色整理液及其应用，通过制备一种由胶体微球、结构稳定剂、表面活性剂和增稠剂组成的结构生色整理液，然后采用该生色整理液对纺织基材进行印刷加工，可较为迅速的得到颜色鲜艳亮丽、虹彩效应明显且耐久性好的结构生色纺织品。

本发明的第一个目的在于提供一种制备图案化高稳定性光子晶体的生色整理液。

作为优选，所述整理液包括固含量为25％～40％的胶体微球、占胶体微球总质量2％～5％的结构稳定剂、1％～3％的表面活性剂和0.5％～2％的增稠剂。

具体而言，当体系中微球数量较少时，会导致堆积层数不足，从而不能形成排列规整的光子晶体结构，而微球数量过多，会导致形成的光子晶体结构变厚和出现团聚现象，从而不利于组装形成高质量的光子晶体结构，并影响生色效果，因此优选固含量为25％～40％的胶体微球用于制备生色整理液。

当光子晶体结构内的纳米微球间存在较大缝隙或排列较为疏松时，会导致微球层间的结合度弱而容易从纺织品基材表面脱落。通过添加结构稳定剂、表面活性剂和增稠剂用以改善光子晶体结构与基材间的附着力，增强光子晶体结构的稳定性。

其中，结构稳定剂用于联结光子晶体结构内相邻的纳米微球，并起到粘连光子晶体结构与基材的“架桥”作用，从而提升光子晶体生色结构的稳定性。结构稳定剂浓度过大，将导致微球过于粘连，影响其自组装；结构稳定剂浓度过小，将起不到结构稳定的作用。因此，优选表结构稳定剂添加量为2％～5％。

表面活性剂用于调节表面张力，从而改善结构生色整理液在基材上的渗透性能。表面活性剂浓度过大，将导致整理液渗透过快，影响其中微球的自组装；表面活性剂浓度过小，将起不到促进整理液渗透的作用。因此，优选表面活性剂添加量为1％～3％。