光子晶體膠囊顏料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于顏料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及光子晶體膠囊顏料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所制備的光子晶體膠囊顏料是由單分散小球和共組裝材料(由可聚合單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制的混合溶液；或是含有0<粒徑≤30nm的納米晶體顆粒的水溶液)進行共組裝而成，可以通過調(diào)控單分散小球的粒徑的大小和共組裝材料的含量精確的調(diào)控光子晶體膠囊顏料的顏色，可以制備單一顏色的純度高且為全色系的光子晶體膠囊顏料。所述的光子晶體膠囊作為制備油漆、墨水、染料、塑料制品、橡膠制品、陶瓷制品和化妝品中的彩色材料使用。
【專利說明】光子晶體膠囊顏料及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于顏料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及通過單分散小球與共組裝材料進行共組裝快速、批量制備的光子晶體膠囊顏料，以及該光子晶體膠囊顏料在涂料、油墨、印染、塑料制品、橡膠制品、陶瓷和化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]顏料主要應(yīng)用于涂料、油墨、印染、塑料制品、造紙、橡膠制品和陶瓷等行業(yè)，隨著下游行業(yè)的快速發(fā)展，對顏料的需求不斷擴大，中國顏料行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊，據(jù)《2013-2017年中國顏料行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報告》的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2010年中國顏料行業(yè)的銷售規(guī)模達到409.63億元。
[0003]目前所用顏料就其來源又可分為天然顏料和合成顏料。天然顏料以礦物為來源的，如:朱砂、紅土、雄黃、孔雀綠、重質(zhì)碳酸鈣、硅灰石、重晶石粉、滑石粉、云母粉、高嶺土等；以生物為來源的，如來自動物的:胭脂蟲紅、天然魚鱗粉等；來自植物的:藤黃、茜素紅、靛青等。合成顏料是通過人工合成得到的，如鈦白、鋅鋇白、鉛鉻黃、鐵藍等無機顏料，以及大紅粉、偶淡黃、酞菁藍、喹吖啶酮等有機顏料。人工合成的顏料種類有限，而天然顏料制備繁瑣成本高，并且目前顏料調(diào)出來的顏色純度總是不夠高。
[0004]膠體光子晶體材料以單分散乳膠粒的有序組裝所形成的具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，具有光子帶隙的特征，對于特定波長的反射使得材料呈現(xiàn)亮麗的色彩。這種具有周期性排列的結(jié)構(gòu)的材料所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)色，可以通過改變組成膠體光子晶體的材料、膠體光子晶體的結(jié)構(gòu)的種類和膠體光子晶體的結(jié)構(gòu)的周期性常數(shù)實現(xiàn)對材料所呈現(xiàn)的色彩的精確調(diào)控，這種具有結(jié)構(gòu)色的顏料不僅可克服通常顏料在制備過程中的不可再生能源的消耗，對環(huán)境造成污染等問題，還可從根本上解決顏料對人體的毒害作用。
[0005]由于傳統(tǒng)方法很難實現(xiàn)膠體光子晶體膜的大批量制備，使得其制備成本居高不下，其制備工藝過程費時費力，不能批量制備，例如中國專利申請?zhí)?1141733.1，00815379.5,01137309.1所公開的技術(shù)方案；同時膠體光子晶體的光子帶隙與所處環(huán)境，對膠體光子晶體材料的折光指數(shù)密切相關(guān)，多孔結(jié)構(gòu)的膠體光子晶體，很容易滲入其其它物質(zhì)中，引起膠體光子晶體顏色的改變，并且膠體光子晶體的結(jié)構(gòu)也容易被破壞，同時片狀的膠體光子晶體的顏色有角度依賴性，不均一，例如中國專利申請?zhí)?00510011219.2所公開的技術(shù)方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是提供一種光子晶體膠囊顏料。
[0007]本發(fā)明的目的之二是提供一種通過單分散小球與共組裝材料進行共組裝快速、批量制備的光子晶體膠囊顏料的制備方法。
[0008]本發(fā)明的目的之三是提供光子晶體膠囊顏料在涂料、油墨、印染、塑料制品、橡膠制品、陶瓷和化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明首次提出了利用噴霧干燥的方法批量制備光子晶體膠囊顏料，光子晶體膠囊的各向同性，光子晶體膠囊顏料的顏色純度高，并且可以通過調(diào)控制備光子晶體膠囊顏料中的單分散小球的粒徑，和根據(jù)改變具有不同折射率的共組裝材料，精確調(diào)控光子晶體膠囊顏料的顏色，同時通過選用不同的共組裝材料，可以制備出具有高強度、耐溶劑的單一顏色的純度高且為全色系的光子晶體膠囊顏料。
[0010]本發(fā)明的光子晶體膠囊顏料是由粒徑為100?1500nm的單分散小球與共組裝材料進行共組裝，并由所述的單分散小球自組裝成的有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)；在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有由所述的共組裝材料中的可聚合單體聚合得到的聚合物；或填充有所述的共組裝材料中的0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒。
[0011]所述的單分散小球是單分散高聚物小球或單分散無機物小球等。
[0012]所述的共組裝材料是由可聚合單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制的混合溶液，所述的混合溶液中的引發(fā)劑和交聯(lián)劑的質(zhì)量分別為可聚合單體質(zhì)量的1%?10% ;或所述的共組裝材料是含有0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒的水溶液，且當(dāng)選擇單分散無機物小球時，所選擇的單分散無機物小球是不同于所選擇的納米晶體顆粒的物質(zhì)種類的單分散無機物小球。
[0013]所述的光子晶體膠囊顏料是單一顏色的全色系的光子晶體膠囊顏料。
[0014]所述的光子晶體微球的粒徑為I?1000 μ m。
[0015]所述的光子晶體微球中的單分散小球的排列方向為各向同性。
[0016]所述的單分散小球與共組裝材料進行共組裝，其中:當(dāng)共組裝材料是由可聚合單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制的混合溶液時，所述的單分散小球在混合溶液中的重量含量為I?20%，所述的單分散小球與混合溶液中的可聚合單體的體積比為5:1?2:1 ;當(dāng)共組裝材料是含有0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒的水溶液時，所述的單分散小球在含有所述的納米晶體顆粒的水溶液中的重量含量為I?20%，所述的單分散小球與所述的納米晶體顆粒的體積比為5:1?2:1。
[0017]所述的單分散高聚物小球如選自由丙烯酸酯及其衍生物單體、苯乙烯單體中的一種聚合合成得到的單分散高聚物小球。
[0018]所述的丙烯酸酯如選自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯和苯乙烯甲基丙烯酸甲酯中的一種；所述的丙烯酸酯衍生物如選自烷基化丙烯酸酯、羥基丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯和含氟丙烯酸酯中的一種。
[0019]所述的單分散無機物小球如選自單分散二氧化硅小球、單分散二氧化鈦小球、單分散炭球等中的一種。
[0020]所述的可聚合單體選自丙烯酸、丙烯酸衍生物(如選自甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺和N-甲基異丙基丙烯酰胺等中的一種)、丙烯酸酯類(如選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸正丁酯等中的一種)中的一種。
[0021]所述的引發(fā)劑是熱引發(fā)劑(如選自過硫酸銨、水溶性的過硫酸鉀、水溶性的過氧化氫等中的一種；或者是偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽等水溶性的偶氮類引發(fā)劑中的一種)或光引發(fā)劑(如選自2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二乙氧基苯己酮、2，4，6 一三甲基苯甲?；交⑺嵋阴?、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮等中的一種)。
[0022]所述的交聯(lián)劑選自N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯、環(huán)氧硅烷類交聯(lián)劑、聚碳化二亞胺類交聯(lián)劑(PCDI)、金屬離子交聯(lián)劑(例如NH3配位的金屬離子交聯(lián)劑，其金屬離子是Mg2+、Al3+、Zn2+、Ca2+或Cu2+等)等中的一種。
[0023]所述的納米晶體顆粒選自二氧化硅納米晶體顆粒、二氧化鈦納米晶體顆粒、氧化鋯納米晶體顆粒、三氧化二鋁納米晶體顆粒、氧化鋅納米晶體顆粒、硫化鋅納米晶體顆粒、硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、締化鎘量子點等中的一種。
[0024]本發(fā)明的光子晶體膠囊顏料是利用噴霧干燥的方法進行制備得到的，其制備方法有以下三種方案:
[0025]方案1:將粒徑為100?1500nm的單分散小球均勻分散在由可聚合單體、熱引發(fā)劑和交聯(lián)劑配制得到的混合溶液中得到分散液，其中混合溶液中的熱引發(fā)劑和交聯(lián)劑的質(zhì)量分別為可聚合單體質(zhì)量的1%?10% (分散液中的所述的單分散小球的重量含量優(yōu)選為1%?20%，分散液中的所述的單分散小球與可聚合單體的體積比優(yōu)選為5:1?2:1);然后將得到的分散液裝入噴霧干燥儀器的容器中，并將噴霧干燥儀器的進口溫度調(diào)節(jié)到150?250°C之間(在噴霧干燥的過程中，該溫度可使所述的可聚合單體在聚合的同時，使分散液中的水蒸發(fā)完全)，由噴霧干燥儀器所使用的載氣(如選自空氣、氬氣和氮氣中的一種)攜帶分散液進行噴霧干燥，使所述的單分散小球與混合溶液進行共組裝，在共組裝的同時，可聚合單體在聚合溫度下進行聚合，由此單分散小球與混合溶液進行共組裝，并由所述的單分散小球自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有由所述的可聚合單體聚合得到的聚合物；制備得到所述的光子晶體膠囊顏料。所述的單分散小球是單分散高聚物小球或單分散無機物小球。
[0026]所述的光子晶體膠囊的粒徑可以通過調(diào)控分散液中所含有的單分散小球的含量、混合溶液的體積和噴霧干燥的參數(shù)(如分散液的進樣速度，噴霧干燥儀器的進口溫度和載氣(如選自空氣、氬氣和氮氣中的一種)的噴射速度)來調(diào)控。所述的光子晶體膠囊顏料的單一顏色的純度高且為全色系的光子晶體膠囊顏料。
[0027]方案2:將粒徑為100?1500nm的單分散小球均勻分散在由可聚合單體、光引發(fā)齊U、交聯(lián)劑和水配制得到的混合溶液中得到分散液，其中混合溶液中的光引發(fā)劑和交聯(lián)劑的質(zhì)量分別為可聚合單體質(zhì)量的1%?10% (分散液中的所述的單分散小球的重量含量優(yōu)選為1%?20%,分散液中的所述的單分散小球與可聚合單體的體積比優(yōu)選為5:1?2:1);然后將得到的分散液裝入噴霧干燥儀器的容器中，并將噴霧干燥儀器的進口溫度調(diào)節(jié)到150?250°C之間(在噴霧干燥的過程中，該溫度可使分散液中的水蒸發(fā)完全)，由噴霧干燥儀器所使用的載氣(如選自空氣、氬氣和氮氣中的一種)攜帶分散液進行噴霧干燥，并對噴出的分散液進行紫外線照射，使單分散小球與混合溶液進行共組裝，在共組裝的同時，可聚合單體通過紫外線照射聚合，由此單分散小球與混合溶液進行共組裝，并由所述的單分散小球自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有由所述的可聚合單體聚合得到的聚合物；制備得到所述的光子晶體膠囊顏料。所述的單分散小球是單分散高聚物小球或單分散無機物小球。
[0028]所述的光子晶體膠囊的粒徑可以通過調(diào)控分散液中所含有的單分散小球的含量、混合溶液的體積和噴霧干燥的參數(shù)(如分散液的進樣速度，噴霧干燥儀器的進口溫度和載氣(如選自空氣、氬氣和氮氣中的一種)的噴射速度)來調(diào)控。所述的光子晶體膠囊顏料的單一顏色的純度高且為全色系的光子晶體膠囊顏料。
[0029]方案3:將0〈粒徑彡30nm的納米晶體顆粒與粒徑為100?1500nm的單分散小球均勻混合(所述的0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒與所述的單分散小球優(yōu)選按照體積比為
5:1?2:1進行均勻混合)于水中得到分散液(分散液中的所述的單分散小球的重量含量優(yōu)選為I?20%)，然后將得到的分散液裝入噴霧干燥儀器的容器中，并將噴霧干燥儀器的進口溫度調(diào)節(jié)到150?250°C之間(在噴霧干燥的過程中，該溫度可使分散液中的水蒸發(fā)完全)，由噴霧干燥儀器所使用的載氣(如選自空氣、氬氣和氮氣中的一種)攜帶分散液進行噴霧干燥，使所述的單分散小球與所述的納米晶體顆粒進行共組裝，并由所述的單分散小球自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒；制備得到所述的光子晶體膠囊顏料。所述的單分散小球是單分散高聚物小球或單分散無機物小球；且當(dāng)選擇單分散無機物小球時，所選擇的單分散無機物小球是不同于所選擇的納米晶體顆粒的物質(zhì)種類的單分散無機物小球。
[0030]所述的光子晶體膠囊的粒徑可以通過調(diào)控分散液中所含有的單分散小球的含量、納米晶體顆粒的含量和噴霧干燥的參數(shù)(如分散液的進樣速度，噴霧干燥儀器的進口溫度和載氣(如選自空氣、氬氣和氮氣中的一種)的噴射速度)來調(diào)控。所述的光子晶體膠囊顏料的單一顏色的純度高且為全色系的光子晶體膠囊顏料。
[0031]所述的紫外線照射時所采用的紫外光波長優(yōu)選為200?400nm。
[0032]本發(fā)明的光子晶體膠囊顏料中的單分散小球具有高強度和耐溶劑的特點，因此制備出的光子晶體膠囊也具有高強度和耐溶劑的特點。本發(fā)明的光子晶體膠囊顏料可以廣泛應(yīng)用于涂料、油墨、印染、塑料制品、橡膠制品、陶瓷制品和化妝品等領(lǐng)域，作為制備油漆、墨水、染料、塑料制品、橡膠制品、陶瓷制品和化妝品中的彩色材料使用。
[0033]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0034]1、本發(fā)明所制備的光子晶體膠囊顏料是由單分散小球和共組裝材料進行共組裝而成，可以通過調(diào)控單分散小球的粒徑大小和共組裝材料的含量精確的調(diào)控光子晶體膠囊顏料的顏色，可以制備單一顏色的純度高且為全色系的光子晶體膠囊顏料。
[0035]2、本發(fā)明所制備的光子晶體膠囊顏料是利用光子晶體膠囊對特定波長的光反射而產(chǎn)生顏色，顏色的亮度高，著色力強、耐光性好。
[0036]3、本發(fā)明所制備的光子晶體膠囊顏料，由于單分散小球的自組裝導(dǎo)致了所述的單分散小球的有序密堆積，在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有聚合物或0<粒徑< 30nm的納米晶體顆粒；且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，其光子晶體膠囊中的單分散小球的排列方向為各向同性，各個角度均顯不同一個顏色，顏色均一。
[0037]4、本發(fā)明的制備方法簡單，制作成本低，可以快速、批量地制備。

【具體實施方式】
[0038]實施例1
[0039]在室溫下，將粒徑分別為284nm，253nm的聚苯乙烯單分散小球分別均勻分散在由丙烯酰胺、過硫酸銨、N, N-亞甲基雙丙烯酰胺和水配制得到的混合水溶液中，分別得到兩種分散液，所述的兩種分散液中的所述的聚苯乙烯單分散小球的含量都為20wt%，所述的丙烯酰胺的含量為5wt% (所述的聚苯乙烯單分散小球與所述的丙烯酰胺的體積比約為4.3:
I)，所述的過硫酸銨的含量為0.5wt%,所述的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的含量為0.5wt%0然后將得到的兩種分散液分別裝入兩個噴霧干燥儀器的容器中，并將兩個噴霧干燥儀器的進口溫度都調(diào)節(jié)到200°C，由噴霧干燥儀器所使用的氮氣載氣攜帶分散液進行噴霧干燥，通過噴霧，分散液分散并干燥，使所述的聚苯乙烯單分散小球與所述的丙烯酰胺、過硫酸銨、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺和水的混合物體進行共組裝，在共組裝的同時，所述的聚苯乙烯單分散小球進行自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的聚苯乙烯單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，丙烯酰胺在聚合溫度下進行熱引發(fā)聚合，得到的聚丙烯酰胺填充在聚苯乙烯單分散小球進行自組裝時，聚苯乙烯單分散小球之間留下的空隙之中，由此得到光子晶體微球膠囊。
[0040]上述采用的粒徑為284nm的聚苯乙烯單分散小球自組裝成的光子晶體微球的粒徑分布于I?1000 μ m之間,且所述的聚苯乙烯單分散小球在光子晶體微球中的排列方向為各向同性，因此，得到的光子晶體微球膠囊的結(jié)構(gòu)色為單一的紅色。上述采用的粒徑為253nm的聚苯乙烯單分散小球自組裝成的光子晶體微球的粒徑分布于I?1000 μ m之間，且所述的聚苯乙烯單分散小球在光子晶體微球中的排列方向為各向同性，因此，得到的光子晶體微球膠囊的結(jié)構(gòu)色為單一的橙色。
[0041]實施例2
[0042]在室溫下，將粒徑分別為275nm，260nm的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球分別與粒徑為20nm的二氧化硅納米晶體顆粒均勻分散于水中，分別得到兩種分散液，所述的兩種分散液中的所述的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球的含量都為10wt%，所述的二氧化硅納米晶體顆粒的含量都為5wt%(所述的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球與所述的二氧化硅納米晶體顆粒的體積比約為4.4:1)。然后將得到的兩種分散液分別裝入兩個噴霧干燥儀器的容器中，并將兩個噴霧干燥儀器的進口溫度都調(diào)節(jié)到200°C，由噴霧干燥儀器所使用的空氣載氣攜帶分散液進行噴霧干燥，通過噴霧，分散液分散并干燥，使所述的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球與所述的二氧化硅納米晶體顆粒進行共組裝，在共組裝的同時，所述的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球進行自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，所述的二氧化硅納米晶體顆粒填充在聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球進行自組裝時，聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球之間留下的空隙之中，由此得到光子晶體微球膠囊。
[0043]上述采用的粒徑為275nm的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球自組裝成的光子晶體微球的粒徑分布于I?100ym之間，且所述的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球在光子晶體微球中的排列方向為各向同性，因此，得到的光子晶體微球膠囊的結(jié)構(gòu)色為單一的黃色。上述采用的粒徑為260nm的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球自組裝成的光子晶體微球的粒徑分布于I?1000 μ m之間，且所述的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球在光子晶體微球中的排列方向為各向同性，因此，得到的光子晶體微球膠囊的結(jié)構(gòu)色為單一的綠色。
[0044]實施例3
[0045]在室溫下，將粒徑分別為130nm，115nm, 10nm的二氧化鈦單分散小球分別均勻分散在由丙烯酰胺、二乙氧基苯乙酮、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺和水配制得到的混合溶液中，分別得到三種分散液，所述的三種分散液中的所述的二氧化鈦單分散小球的含量都為20wt%,所述的丙烯酰胺的含量為2wt% (所述的二氧化鈦單分散小球與所述的丙烯酰胺的體積比約為2.8:1 )，所述的過二乙氧基苯乙酮的含量為0.2wt%，所述的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺的含量為0.2wt%。然后將得到的三種分散液分別裝入三個噴霧干燥儀器的容器中，并將三個噴霧干燥儀器的進口溫度都調(diào)節(jié)到200°C，由噴霧干燥儀器所使用的氬氣載氣攜帶分散液進行噴霧干燥，通過噴霧，分散液分散并干燥，使所述的二氧化鈦單分散小球與所述的丙烯酰胺、二乙氧基苯乙酮、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺和水的混合物體進行共組裝，且同時利用365nm的紫外光照射噴出的分散液，使丙烯酰胺進行光聚合，在共組裝的同時，所述的二氧化鈦單分散小球進行自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的二氧化鈦單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，丙烯酰胺在紫外光的照射下進行光引發(fā)聚合，得到的聚丙烯酰胺填充在二氧化鈦單分散小球進行自組裝時，二氧化鈦單分散小球之間留下的空隙之中，由此得到光子晶體微球膠囊。
[0046]上述采用的粒徑為130nm的二氧化鈦單分散小球自組裝成的光子晶體微球的粒徑分布于I?1000 μ m之間，且所述的二氧化鈦單分散小球在光子晶體微球中的排列方向為各向同性，因此，得到的光子晶體微球膠囊的結(jié)構(gòu)色為單一的青色。上述采用的粒徑為115nm的二氧化鈦單分散小球自組裝成的光子晶體微球的粒徑分布于I?1000 μ m之間，且所述的二氧化鈦單分散小球在光子晶體微球中的排列方向為各向同性，因此，得到的光子晶體微球膠囊的結(jié)構(gòu)色為單一的藍色。上述采用的粒徑為10nm的二氧化鈦單分散小球自組裝成的光子晶體微球的粒徑分布于I?1000 μ m之間，且所述的二氧化鈦單分散小球在光子晶體微球中的排列方向為各向同性，因此，得到的光子晶體微球膠囊的結(jié)構(gòu)色為單一的紫色。
[0047]實施例4 (用作涂料顏料)
[0048]將實施例1中的由粒徑為284nm的聚苯乙烯單分散小球與丙烯酰胺、過硫酸銨、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺和水共組裝制備得到的紅色光子晶體微球膠囊與丙烯酸清漆分散在乙醇溶液中得到紅色涂料。所述的紅色光子晶體微球膠囊的含量為10wt%，所述的丙烯酸清漆的含量為60wt%，所述的乙醇的含量為30wt%。
[0049]實施例5 (應(yīng)用于指甲油)
[0050]將實施例2中的由粒徑為275nm的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球、粒徑為20nm的二氧化硅納米晶體顆粒和水共組裝制備得到的黃色光子晶體微球膠囊，以硝化纖維為本料，配上丙酮、醋酸乙酯、乳酸乙酯、苯二甲酸和乙醇等化學(xué)溶劑配料制成水性的黃色指甲油。所述的黃色光子晶體微球膠囊的含量為10wt%，所述的硝化纖維的含量為15wt%，其它配料的含量為10wt% (根據(jù)實際需要按照一定的比例混合)，所述的指甲油的水含量為65wt%0
[0051]實施例6 (用于彩色打印機)
[0052]將實施例1中的由粒徑為284nm的聚苯乙烯單分散小球與丙烯酰胺、過硫酸銨和N, N-亞甲基雙丙烯酰胺共組裝制備得到的紅色光子晶體微球膠囊與去離子水、二甘醇、丙二醇混合制備得到紅色墨水。將實施例2中的由粒徑為275nm的聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯單分散小球、粒徑為20nm的二氧化硅納米晶體顆粒和水共組裝制備得到的黃色光子晶體微球膠囊與去離子水、二甘醇、丙二醇混合制備得到黃色墨水。將實施例3中的由粒徑130nm的二氧化鈦單分散小球與丙烯酰胺、二乙氧基苯乙酮、N, N-亞甲基雙丙烯酰胺和水共組裝制備得到的青色光子晶體微球膠囊與去離子水、二甘醇、丙二醇混合制備得到青色墨水。所述的三種墨水中，所述的三種光子晶體微球膠囊的含量都為8wt%，所述的二甘醇的含量為0.5wt%,所述的丙二醇的含量為0.5wt%,所述的去尚子水的含量為91wt%。通過將三種顏色的墨水按照不同的比例進行混合，可以得到全色系的打印顏色。
【權(quán)利要求】
1.一種光子晶體膠囊顏料，其特征是:所述的光子晶體膠囊顏料是由粒徑為100?1500nm的單分散小球與共組裝材料進行共組裝，并由所述的單分散小球自組裝成的有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)；在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有由所述的共組裝材料中的可聚合單體聚合得到的聚合物；或填充有所述的共組裝材料中的0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒； 所述的單分散小球是單分散高聚物小球或單分散無機物小球； 所述的共組裝材料是由可聚合單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制的混合溶液，所述的混合溶液中的引發(fā)劑和交聯(lián)劑的質(zhì)量分別為可聚合單體質(zhì)量的1%?10% ;或所述的共組裝材料是含有0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒的水溶液，且當(dāng)選擇單分散無機物小球時，所選擇的單分散無機物小球是不同于所選擇的納米晶體顆粒的物質(zhì)種類的單分散無機物小球； 所述的引發(fā)劑是熱引發(fā)劑或光弓I發(fā)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體膠囊顏料，其特征是:所述的光子晶體膠囊顏料是單一顏色的全色系的光子晶體膠囊顏料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體膠囊顏料，其特征是:所述的光子晶體微球的粒徑為I?1000 μ m ;所述的光子晶體微球中的單分散小球的排列方向為各向同性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光子晶體膠囊顏料，其特征是:所述的單分散小球與共組裝材料進行共組裝，其中:當(dāng)共組裝材料是由可聚合單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制的混合溶液時，所述的單分散小球在混合溶液中的重量含量為1%?20%，所述的單分散小球與混合溶液中的可聚合單體的體積比為5:1?2:1 ;當(dāng)共組裝材料是含有0〈粒徑彡30nm的納米晶體顆粒的水溶液時，所述的單分散小球在含有所述的納米晶體顆粒的水溶液中的重量含量為I?20%，所述的單分散小球與所述的納米晶體顆粒的體積比為5:1?2:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的光子晶體膠囊顏料，其特征是:所述的單分散高聚物小球選自由丙烯酸酯及其衍生物單體、苯乙烯單體中的一種聚合合成得到的單分散高聚物小球； 所述的單分散無機物小球選自單分散二氧化硅小球、單分散二氧化鈦小球、單分散炭球中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光子晶體膠囊顏料，其特征是:所述的丙烯酸酯選自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯和苯乙烯甲基丙烯酸甲酯中的一種；所述的丙烯酸酯衍生物選自烷基化丙烯酸酯、羥基丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯和含氟丙烯酸酯中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的光子晶體膠囊顏料，其特征是:所述的可聚合單體選自丙烯酸、丙烯酸衍生物、丙烯酸酯中的一種； 所述的熱引發(fā)劑選自過硫酸銨、水溶性的過硫酸鉀、水溶性的過氧化氫中的一種；或者選自偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽中的一種；所述的光引發(fā)劑選自2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、二乙氧基苯己酮、2，4，6 一三甲基苯甲?；交⑺嵋阴?、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮中的一種； 所述的交聯(lián)劑選自N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、環(huán)氧硅烷、聚碳化二亞胺、金屬離子交聯(lián)劑中的一種； 所述的納米晶體顆粒選自二氧化硅納米晶體顆粒、二氧化鈦納米晶體顆粒、氧化鋯納米晶體顆粒、三氧化二鋁納米晶體顆粒、氧化鋅納米晶體顆粒、硫化鋅納米晶體顆粒、硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、締化鎘量子點中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光子晶體膠囊顏料，其特征是:所述的丙烯酸衍生物選自甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺和N-甲基異丙基丙烯酰胺中的一種； 所述的丙烯酸酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸正丁酯中的一種； 所述的金屬離子交聯(lián)劑是NH3配位的金屬離子交聯(lián)劑，其金屬離子是Mg2+、Al3+、Zn2+、Ca2+、Cu2+中的一種。
9.一種權(quán)利要求1?8任意一項所述的光子晶體膠囊顏料的制備方法，其特征是: 將粒徑為100?1500nm的單分散小球均勻分散在由可聚合單體、熱引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制得到的混合溶液中得到分散液，其中混合溶液中的熱引發(fā)劑和交聯(lián)劑的質(zhì)量分別為可聚合單體質(zhì)量的1%?10% ;然后將得到的分散液裝入噴霧干燥儀器的容器中，并將噴霧干燥儀器的進口溫度調(diào)節(jié)到150?250°C之間，由噴霧干燥儀器所使用的載氣攜帶分散液進行噴霧干燥，使所述的單分散小球與混合溶液進行共組裝，并由所述的單分散小球自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有由所述的可聚合單體聚合得到的聚合物；制備得到所述的光子晶體膠囊顏料； 所述的單分散小球是單分散高聚物小球或單分散無機物小球；或?qū)⒘綖?00?1500nm的單分散小球均勻分散在由可聚合單體、光引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制得到的混合溶液中得到分散液，其中混合溶液中的光引發(fā)劑和交聯(lián)劑的質(zhì)量分別為可聚合單體質(zhì)量的1%?10% ;然后將得到的分散液裝入噴霧干燥儀器的容器中，并將噴霧干燥儀器的進口溫度調(diào)節(jié)到150?250°C之間，由噴霧干燥儀器所使用的載氣攜帶分散液進行噴霧干燥，并對噴出的分散液進行紫外線照射，使單分散小球與混合溶液進行共組裝，并由所述的單分散小球自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有由所述的可聚合單體聚合得到的聚合物；制備得到所述的光子晶體膠囊顏料； 所述的單分散小球是單分散高聚物小球或單分散無機物小球；或?qū)?〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒與粒徑為100?1500nm的單分散小球均勻混合于水中得到分散液，然后將得到的分散液裝入噴霧干燥儀器的容器中，并將噴霧干燥儀器的進口溫度調(diào)節(jié)到150?250°C之間，由噴霧干燥儀器所使用的載氣攜帶分散液進行噴霧干燥，使單分散小球與納米晶體顆粒進行共組裝，并由所述的單分散小球自組裝成有序密堆積的光子晶體微球，且所述的有序密堆積中的單分散小球具有周期性排列的結(jié)構(gòu)，在有序密堆積的所述的單分散小球之間的空隙中填充有0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒；制備得到所述的光子晶體膠囊顏料； 所述的單分散小球是單分散高聚物小球或單分散無機物小球；且當(dāng)選擇單分散無機物小球時，所選擇的單分散無機物小球是不同于所選擇的納米晶體顆粒的物質(zhì)種類的單分散無機物小球； 上述的載氣選自空氣、氬氣、氮氣中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征是:所述的將粒徑為100?1500nm的單分散小球均勻分散在由可聚合單體、熱引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制得到的混合溶液中得到分散液，其中分散液中的所述的單分散小球的重量含量為1%?20%,分散液中的所述的單分散小球與可聚合單體的體積比為5:1?2:1 ; 所述的將粒徑為100?1500nm的單分散小球均勻分散在由可聚合單體、光引發(fā)劑、交聯(lián)劑和水配制得到的混合溶液中得到分散液，其中分散液中的所述的單分散小球的重量含量為1%?20%,分散液中的所述的單分散小球與可聚合單體的體積比為5:1?2:1 ; 所述的將0〈粒徑< 30nm的納米晶體顆粒與粒徑為100?1500nm的單分散小球均勻混合于水中得到分散液；其中分散液中的所述的單分散小球的重量含量為I?20% ;分散液中的所述的單分散小球與所述的納米晶體顆粒的體積比為5:1?2:1。
11.一種權(quán)利要求1?8任意一項所述的光子晶體膠囊顏料的應(yīng)用，其特征是:所述的光子晶體膠囊作為制備油漆、墨水、染料、塑料制品、橡膠制品、陶瓷制品和化妝品中的彩色材料使用。
【文檔編號】A61K8/81GK104418972SQ201310376405
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】李明珠, 楊強, 宋延林 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所