[发明专利]一种具有温度响应性的全内反射结构色液滴及其制备与应用

说明书

本发明属于响应性结构色材料领域，公开了一种具有温度响应性的全内反射结构色液滴及其制备与应用，制备方法具体包括：(1)制备表面活性剂溶液；(2)准备液态的碳氢化合物和液态的碳氟化合物；(3)将表面活性剂溶液、碳氢化合物和碳氟化合物三者混合均匀形成水包油体系，形成的Janus液滴即为全内反射结构色液滴。本发明利用表面活性剂溶液、碳氢化合物和碳氟化合物三者的配合，通过简便的混合操作即可形成水包油体系，形成的Janus液滴即为全内反射结构色液滴。制备过程简单、技术要求低，同时可以批量制备，制备得到的全内反射结构色液滴的大小与颜色具有随机性，可以避免被复制或模仿，非常适用于防伪应用。

技术领域

本发明属于响应性结构色材料领域，更具体地，涉及一种具有温度响应性的全内反射结构色液滴及其制备与应用。

背景技术

假冒伪劣商品在世界范围内日益增多，几乎影响到从消费品到人类健康的任何可销售物品。防伪对于身份验证、货币和安全性至关重要。传统光学防伪技术所采用的热敏、荧光油墨等都存在防伪标识易仿，技术手段辨识度和门槛低等问题因此迫切需要创新防伪技术。而基于结构色材料的防伪标签由于其廉价的生产和特别容易感知，在世界范围内享有长期的商业成功；然而传统的全息光栅防伪标签很容易被复制或模仿。所以需要通过在结构色彩材料中引入足够的复杂性和刺激反应能力来克服容易被复制或者模仿这一限制。

发明内容

针对需要在结构色材料中引入一定的刺激性的需求，本发明的目的在于提供一种具有温度响应性的全内反射结构色液滴及其制备与应用，利用表面活性剂溶液、碳氢化合物和碳氟化合物三者的配合，通过简便的混合操作即可形成水包油体系，形成的Janus液滴即为全内反射结构色液滴。该全内反射结构色液滴由于是碳氢化合物/碳氟化合物的Janus液滴，利用碳氢化合物的密度小于碳氟化合物、但折射率大于碳氟化合物的特点，能够基于全内反射和干涉机制联合产生结构色。该方法制备过程简单、技术要求低，同时可以批量制备，制备得到的全内反射结构色液滴的大小与颜色具有随机性，可以避免被复制或模仿，非常适用于防伪应用。并且，本发明中的全内反射结构色液滴还可以利用所采用的碳氢化合物对温度的本征响应特征来控制结构色的显示与消失，由于本发明中的结构色具有温度响应性，在光学防伪、温度检测等应用领域具有潜在的应用前景。此外，与其他结构色相似，本发明中的结构色具有抗褪色、环保、饱和度高等优势。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种具有温度响应性的全内反射结构色液滴的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将表面活性剂溶解在去离子水中，得到表面活性剂溶液；该表面活性剂溶液对应全内反射结构色液滴的连续相的水溶液；

(2)准备液态的碳氢化合物和液态的碳氟化合物作为油相物质；其中，所述碳氢化合物的密度小于所述碳氟化合物，折射率大于所述碳氟化合物，并且所述碳氢化合物和所述碳氟化合物在室温下互不相溶；所述碳氢化合物和所述碳氟化合物对应全内反射结构色液滴的分散相的油相物质；

(3)将所述表面活性剂溶液、所述碳氢化合物和所述碳氟化合物三者混合均匀形成水包油体系，形成的Janus液滴即为全内反射结构色液滴。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)中，所述碳氢化合物的熔点为5℃～25℃，优选为正十四烷、正十五烷、正十六烷、正十七烷中的一种。

作为本发明的进一步优选，所述碳氟化合物的熔点低于所述碳氢化合物的熔点，优选为全氟己烷、全氟辛烷、甲基丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟异丙酯、2,2,2-三氟乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸六氟丁酯中的一种。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中，所述碳氢化合物与所述碳氟化合物的用量之比为体积比1:1～1:5。