[发明专利]一种色彩易调控和着色耐久性良好的液态光子晶体结构色颜料墨水及其制备方法

说明书

本发明涉及一种色彩易调控和着色耐久性良好的液态光子晶体结构色颜料墨水及其制备方法。该墨水主要由以下原料制成：体积分数为35～55%的纳米微球分散液，以纳米微球分散液的质量为100%计的吸光剂0.1%～5%和粘合剂1%～20%。本发明通过使胶体纳米微球在高体积分数的条件下过饱和析出形成液态光子晶体（亚稳态光子晶体）；通过调节单分散纳米微球的粒径，实现对结构色颜料墨水色调的调控；通过不同含量吸光剂的加入，实现对结构色饱和度的调控；通过粘合剂的加入，在组成光子晶体结构的微球‑微球之间及光子晶体与基材之间形成物理连接（粘结），从而提高光子晶体结构的稳定性和结构色的耐久性。

技术领域

本发明涉及一种液态光子晶体结构色颜料墨水，特别涉及由单分散纳米微球及其它组分所制备的一种色彩易调控和着色耐久性良好的液态光子晶体结构色颜料墨水及其制备方法，属于颜料墨水的制备领域。

背景技术

颜料通常是有色的细颗粒粉状物质，其在装饰、包装、绘画、染色、印花等领域具有重要的应用价值。颜料可分为无机颜料和有机颜料。根据所含化合物的类别不同，无机颜料主要为氧化物、铬酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物、金属等；有机颜料主要为偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮、二恶嗪等多环颜料、芳甲烷系颜料等。但上述颜料在使用时通常需要与有机溶剂相混合，因此其使用时污染较大、成本较高，且其颜色的种类具有一定的局限性，使用时往往存在一些限制。

光子晶体是一种具有周期性折光指数变化的物理微纳结构材料，其最基本的特征是具有光子禁带，当其光子禁带落在可见光范围时，禁带范围内的可见光即可被反射回来，被人眼感知而产生结构色的视觉效果。由于光子晶体特殊的光学效应，其在物理、化学传感，防伪，显示及环境友好的仿生着色等领域的应用逐渐引起了国内外研究者的关注。值得注意的是：目前人工光子晶体结构通常是由纳米微球通过长时间的胶体自组装过程制备而得，且所制备的光子晶体结构的形态和规整性具有一定限制。因而，将胶体纳米微球先制备成光子晶体颜料，然后用于后续光子晶体材料的制备，这是一种快速制备多形态、多用途光子晶体材料的有效手段，如将其制备成光子晶体微珠（Zhao Y, Shang L, Cheng Y, etal. Spherical colloidal photonic crystals[J]. Accounts of chemical research,2014, 47(12): 3632-3642.）、片状颜料（CN106609050 B）等。但上述方法所制备的光子晶体颜料都存在制备过程繁杂，有序度较低，颜色不够鲜艳，饱和度难以调节，且所构建的光子晶体结构的稳定性和结构色的耐久性较差等问题。

因而，制备一种色调及饱和度可调控的，并能实现光子晶体结构快速构筑且结构色耐久性良好的液态光子晶体结构色颜料墨水对于推动结构生色光子晶体的实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种色彩易调控和着色耐久性良好的液态光子晶体颜料墨水及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

一种色彩易调控和着色耐久性良好的液态光子晶体结构色颜料墨水，该墨水主要由以下原料制成：体积分数为35～55 %的纳米微球分散液，以纳米微球分散液的质量为100%计的吸光剂0.1 %～5 %和粘合剂1 %～20 %。

本发明的液态光子晶体结构色颜料墨水由纳米微球胶体晶体及均匀分散在微球间的吸光剂及粘合剂所组成；通过调控纳米微球的粒径，可得到不同色相的液态光子晶体颜料；通过吸光剂的加入可以使其呈现出明显的结构色效果，并通过调节其用量可以调控液态光子晶体颜料及涂绘后颜色的饱和度（鲜艳度）；通过粘合剂的加入，可明显增强涂绘后所得固态光子晶体结构的稳定性，从而提高结构色的耐久性。