[发明专利]一种功能化结构色染料及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种功能化结构色染料及其制备和应用，将紫外防晒材料修饰在单分散微球表面或者包覆在单分散微球壳层中制得，制备方法包括：将紫外防晒材料修饰在单分散微球表面或者包覆在单分散微球壳层中，得到微球溶液，稀释至浓度为0.1‑10wt％，超声分散均匀，然后在基材上自组装，即得。本发明在赋予结构色材料紫外防晒功能的同时，又不影响制备得到的结构色的光学性能和色泽度，具有对不同组成和微结构的基材的广谱适用性；工艺简单，节约了制备成本，且普适性强，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能化结构色染料技术领域，特别涉及一种具有紫外防晒功能的结构色染料及其制备和应用。

背景技术

结构色(包括光子晶体和非晶光子晶体)是由折射率不同的两种或多种介电材料在空间有序/无序排列而形成的三维周期性结构。例如孔雀的羽毛，蝴蝶的翅膀，绚丽的蛋白石，它们均是在自然界广泛存在的结构色材料。其中粒径在100nm-500nm的单分散微球由于制备工艺成熟，组装过程简单，成为自组装制备光子晶体常用的组装单元。这种来源于他们自身的纳米，微米周期结构的绚丽的“结构色彩”，具有环境友好，高亮度和饱和度，光谱范围广，虹彩效应，永不褪色的特点，是一种新型的结构色染料，并可获得无污染的染色过程，从根本上消除印染对环境造成的严重污染，丰富纺织印染色系。目前国内外部分课题组也开始就结构色在织物整理及染色方面的应用展开了初步的研究，并在各种织物、金属、合金及各种复合材料等表面制备了仿生光子晶体结构色，取得了一定的研究进展并展现出良好的应用前景。而如何进一步将结构色染料功能化，对于扩展其应用领域具有十分重要的意义。

日常生活中，为了保护皮肤免受阳光中紫外线的伤害，多种日用化妆品中都添加了防晒剂，特别是防晒霜，为了提高防晒产品的防晒指数，需要加入高浓度的紫外线吸收剂和紫外线屏蔽剂。然而大多数的紫外线吸收剂都会使皮肤产生接触过敏或光致过敏反应，有些紫外线吸收剂甚至会有致癌作用。利用高分子聚合物包覆紫外线吸收剂得到具核壳结构的防晒微胶囊，可以使芯材紫外线吸收剂的稳定性提高，在保持其防晒性能的同时可以减少紫外线吸收剂与皮肤的接触，降低其对皮肤的刺激作用。另外，纳米尺寸的防晒微胶囊由于尺寸效应，具有更好的透明性、分散稳定性和防晒性能，使得防晒纳米胶囊在日化产品中有更广泛的应用。

是否能够将具有防晒性能的纳米微球与由纳米微球组装而成的结构色染料结合在一起，从而扩展结构色染料的应用范围和使用价值，目前尚未见类似文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有紫外防晒功能的结构色染料及其制备和应用，克服了传统的先依靠染料进行染色、再通过紫外防晒剂涂覆的工艺缺陷。

本发明的一种功能化结构色染料，将紫外防晒材料修饰在单分散微球表面或者包覆在单分散微球壳层中制得。

所述单分散微球的粒径为100-500nm；单分散性小于5％。

所述单分散微球为市售或基于文献方法(乳液聚合法、原位诱导还原法或法)合成。

所述单分散微球为聚合物微球或无机纳米微球。

所述聚合物微球选自聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚苯乙烯-聚丙烯酰胺、聚-N-异丙基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸、聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种。

所述无机纳米微球选自二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁、氧化铁、碳、稀土氧化物中的一种。

所述紫外防晒材料选自奥克立林、阿伏苯腙、对氨基苯甲酸衍生物、水杨酸及其衍生物、肉桂酸酯类化合物、二苯酮类化合物、邻氨基苯甲酸酯、二苯甲酰甲烷类化合物或樟脑。

本发明还提供了上述功能化结构色染料的制备方法，包括：

将紫外防晒材料修饰在单分散微球表面或者包覆在单分散微球壳层中，得到微球溶液，稀释至浓度为0.1-10wt％，超声分散均匀，然后在基材上自组装，制得。