本發(fā)明涉及面料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)色面料的制備方法。

背景技術(shù)：

紡織品的著色是紡織工業(yè)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，目前紡織品生色的途徑幾乎全部來自于印染這一過程，通過在纖維和織物表面施加化學(xué)有色物質(zhì)(吸附染料或固著顏料)來使得紡織品呈現(xiàn)豐富多彩的顏色。紡織品的顏色主要取決于色素的分子結(jié)構(gòu)，即染料或顏色分子結(jié)構(gòu)與吸收光譜的關(guān)系。但由于印染過程具有復(fù)雜的工藝流程，需要大量新鮮水作為染料上染的媒介物，導(dǎo)致大量未被利用的化學(xué)染料及助劑殘留在水中形成污染。目前傳統(tǒng)紡織印染行業(yè)高污染、高能耗、低資源利用率的缺點(diǎn)越來越被人們所關(guān)注。隨著節(jié)能減排的呼聲越來越高，開發(fā)出一種綠色無污染的紡織品顯色技術(shù)顯得尤為重要。不難發(fā)現(xiàn)，自然界中有許多顏色并不是來源于色素，而是來源于光與一定微納結(jié)構(gòu)的相互作用，包括利用干涉，衍射和散射產(chǎn)生顏色，如孔雀羽毛，蝴蝶的翅膀，甲蟲鱗片的顏色等等。因此人們可以仿造自然界已有的結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)色這種純物理的方法來使紡織品顯色，從而避免印染過程帶來的環(huán)境污染，這是一種綠色環(huán)保的顯色技術(shù)，并且具有色澤明亮鮮艷，永不退色的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)出具有結(jié)構(gòu)色的紡織品對(duì)紡織行業(yè)今后的發(fā)展有著舉足輕重的意義。

目前，對(duì)于結(jié)構(gòu)色的研究還處于試驗(yàn)階段，其顏色一般被用來作為涂料，探測(cè)器，光催化等領(lǐng)域，幾乎很少被直接運(yùn)用在紡織領(lǐng)域上。結(jié)構(gòu)色面料的制備方法主要包括三大類：(1)膠體顆粒的重力沉降自組裝?？椢锉砻娴娜S光子晶體結(jié)構(gòu)可以通過重力沉降法制備，由于重力的作用，分散液發(fā)生沉積，是一種最簡(jiǎn)單的著色方法。在沉積的過程中膠體顆粒逐漸聚集，隨著溶劑的蒸發(fā)，會(huì)產(chǎn)生膠體顆粒的自組裝、結(jié)晶化，膠體顆粒在這種驅(qū)動(dòng)力的作用下形成緊密有序的結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生顏色，膠體顆粒的大小與溶液密度，沉積速率都是影響織物著色的重要條件；(2)膠體顆粒的垂直沉積法。將織物垂直放置到充滿膠體懸浮液中，并在恒溫恒濕的真空干燥箱中靜置72小時(shí)，隨著水分的蒸發(fā)，膠體顆粒由于織物表面的毛細(xì)力作用到表面形成有序性良好的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對(duì)可見光具有一定的選擇反射性，因而織物產(chǎn)生出顏色(3)靜電紡絲法制備結(jié)構(gòu)色纖維膜。主要是通過靜電紡絲的方法將膠體顆粒與聚合物的溶液以纖維的形式紡出來，形成由微球粘結(jié)而成的膠體晶體纖維，得到膠體晶體纖維膜。進(jìn)一步將聚合物溶解掉，就出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)色的效果。

雖然已出現(xiàn)了較多綠色環(huán)保且高亮度的結(jié)構(gòu)色面料，但是仍然存在一些問題。對(duì)于利用膠體微球沉積或者自組裝的方法制備結(jié)構(gòu)色面料來說，由于膠體微球完全通過毛細(xì)力或者自組裝的驅(qū)動(dòng)力組裝在一起，導(dǎo)致微球與織物表面的結(jié)合力不強(qiáng)，很容易在后續(xù)水洗，摩擦中對(duì)膠體微球的排列產(chǎn)生破壞，從而影響織物的色者效果；此外，該方法在制備過程中需要大量的膠體微球溶液，一方面導(dǎo)致原料的浪費(fèi)，另一方面由于沉積層太厚而影響織物的后續(xù)使用；膠體顆粒極容易在沉積的過程中自組裝產(chǎn)生大量的結(jié)晶化，結(jié)晶區(qū)的有序排列導(dǎo)致制備的結(jié)構(gòu)色面料具有明顯的虹彩效應(yīng)，因而對(duì)結(jié)構(gòu)色織物的大范圍使用產(chǎn)生了一定的局限性。通過靜電紡絲的方法制備的結(jié)構(gòu)色膜，雖然方法簡(jiǎn)單，也可以較快速制備類似顏色鮮艷的織物，但是由膠體微球粘結(jié)形成的纖維膜力學(xué)性質(zhì)非常差，并且有虹彩現(xiàn)象，所以無法得到實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)色面料的制備方法，其在經(jīng)處理的織物表面噴涂一層結(jié)構(gòu)色染料，制得結(jié)構(gòu)色面料，通過噴涂快速制備耐水洗，超疏水結(jié)構(gòu)色面料。

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)色面料的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用超聲波和/或等離子處理織物表面；

(2)將P(St-MMA-AA)復(fù)合微球分散到水中，得到膠體乳液，膠體乳液中復(fù)合微球的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-15％；

(3)將步驟(2)得到的膠體乳液與聚丙烯酸酯粘合劑、碳黑混勻后得到噴涂染料；

(4)使用步驟(3)得到的噴涂染料對(duì)步驟(1)處理過的織物進(jìn)行噴涂，得到顯色面料，然后經(jīng)熱定型后得到結(jié)構(gòu)色面料。

進(jìn)一步地，在步驟(1)中，在步驟(1)中，還包括將織物放在丙烯酸氣體中接枝處理的步驟。

進(jìn)一步地，對(duì)織物進(jìn)行丙烯酸接枝處理包括以下步驟：首先對(duì)織物進(jìn)行清洗，經(jīng)乙醇、丙酮交替超聲洗滌三次，晾干后，將織物進(jìn)行等離子處理，織物表面的-C＝O,-COOH/-COOR和-OH等基團(tuán)活性顯著提高后，放入丙烯酸氣體中接枝處理，僅對(duì)疏水性織物進(jìn)行丙烯酸接枝處理。疏水性織物為滌綸、丙綸和維綸中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，在氣體壓強(qiáng)40-60Pa，放電功率40-50W的條件下接枝處理120-180s。

進(jìn)一步地，在步驟(1)中，對(duì)于一般織物，采用超聲波清洗去除織物表面的雜質(zhì)；對(duì)于特別的非親水織物，通過氧等離子處理，活化織物表面基團(tuán)，增強(qiáng)其親水性能。一般織物為棉、麻、絲、毛等，非親水織物為滌棉等混紡織物。超聲波處理織物表面的目的是為了更好的去除織物表面的蠟和油脂，跟夠在后續(xù)噴涂的過程中使微球較好的附著于織物表面。

進(jìn)一步地，在步驟(1)中，在步驟(1)中，等離子為氧氣、氫氣、氬氣、氮?dú)夂退姆嫉入x子中的一種或幾種。等離子中的電子和陰離子以及部分活性原子具有很強(qiáng)的氧化能力，可以在纖維表層發(fā)生氧化作用，不同的氣體在纖維表面將引入不同的官能團(tuán)，包括羥基，羧基，羰基，過氧基，氨基，亞氨基或氰基等。

進(jìn)一步地，在步驟(1)中，等離子處理的氣體壓強(qiáng)為70-90Pa，放電功率為100-120W，處理時(shí)間為120-180s。

進(jìn)一步地，在步驟(2)中，采用乳液聚合法得到P(St-MMA-AA)復(fù)合微球；洗滌后分散到水中?？梢酝ㄟ^改變引發(fā)劑APS或者SDBS的量來調(diào)節(jié)顆粒的大小。P(St-MMA-AA)復(fù)合微球的顆粒大小為150-300nm。

進(jìn)一步地，對(duì)P(St-MMA-AA)復(fù)合微球離心洗滌三次。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，膠體乳液與聚丙烯酸酯粘合劑、碳黑的質(zhì)量比為100:1-5:2-4。聚丙烯酸酯為親水性粘合劑，具有較高的黏度，能夠使納米顆粒牢固的粘附在纖維表面，另外聚丙烯酸酯粘合劑中含有大量N-羥甲基丙烯酸胺，其中的N-H鍵能與微球表面的-OH基團(tuán)脫水縮合形成共價(jià)鍵，大大提高了結(jié)構(gòu)色織物的牢度。碳黑的粒徑為10-50nm，是一種清潔吸光材料，能夠吸收光子晶體中大量的非相干散射光，提高結(jié)構(gòu)色織物的飽和度，改變碳黑的用量，能起到精確調(diào)控顏色飽和度的作用。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，聚丙烯酸酯粘合劑在引發(fā)劑過硫酸銨的作用下，由丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、N-羥甲基丙烯酰胺、醋酸乙烯酯和丙烯酰胺聚合得到，同時(shí)添加了海藻酸鈉。聚丙烯酸酯粘合劑(PA)可通過商業(yè)途徑獲得，其型號(hào)是TS03-15。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，采用攪拌和超聲法混勻膠體乳液與聚丙烯酸酯粘合劑、碳黑。攪拌時(shí)間為10-60min，超聲時(shí)間為10-60min。

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，將聚丙烯酸酯加入膠體乳液中，攪拌10-60min，然后加入碳黑，超聲10-60min，使制備的染料分散均勻。

進(jìn)一步地，在步驟(4)中，在距離織物10-20cm處，在40-50kPa的氣壓下進(jìn)行噴涂。當(dāng)噴涂距離小于10cm時(shí)，混合液中的溶液來不及揮發(fā)就涂覆到織物表面，大量的微球會(huì)形成自組裝，形成完整的晶形，使結(jié)構(gòu)色織物具有虹彩效應(yīng)，并且表面的涂層較厚時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響織物手感；當(dāng)噴涂距離大于20cm時(shí)，織物表面接收到的噴涂染料很少，影響了織物的染色效果。

進(jìn)一步地，在步驟(4)中，將顯色面料在80-100℃下進(jìn)行熱定型。熱定型時(shí)間為1-3h。在80-100℃下高溫定型，使得移動(dòng)到微球表面的苯環(huán)數(shù)量超過了羥基和羧基的數(shù)量，加上噴涂導(dǎo)致的表面粗糙度大，使織物具有接觸角>150°的超疏水性。

P(St-MMA-AA)微球是一種核殼結(jié)構(gòu)的聚合物顆粒，內(nèi)層是表面含有大量疏水性苯環(huán)的聚苯乙烯PS結(jié)構(gòu)，外層是聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚丙烯酸PAA的復(fù)合結(jié)構(gòu)，微球表面含有親水的羧基和羥基，因此賦予了微球一定的親疏水性轉(zhuǎn)換的條件，并且微球表面的羥基是與織物和粘合劑生成共價(jià)鍵提高色牢度的關(guān)鍵。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過表面噴涂技術(shù)制備結(jié)構(gòu)色面料，借鑒涂料涂覆的技術(shù)，通過噴涂的方法，在普通織物的表面涂覆一層特制的結(jié)構(gòu)色染料。涂料中的溶液受到高壓噴射而快速揮發(fā)，抑制了自組裝過程中微球與微球間長(zhǎng)程的靜電相互作用，破壞了膠體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)程有序的排列，形成的非晶光子結(jié)構(gòu)減少了虹彩效應(yīng)，從而使織物快速染上鮮艷明亮的非虹彩顏色。通過控制P(St-MMA-AA)微球的尺寸可以精確調(diào)控色調(diào)，本發(fā)明使用150-300nm尺寸的微球，可以形成藍(lán)色到紅色的結(jié)構(gòu)色面料，覆蓋可見光光譜。通過改變碳黑的加入量來改變涂層的吸光度，能夠精確調(diào)控織物顏色的飽和度和亮度。聚丙烯酸酯粘合劑具有很高的黏附性，將微球與纖維牢牢黏附，并且在80-100℃的條件下，粘合劑中的N-H與-OH形成共價(jià)鍵進(jìn)一步提高了結(jié)構(gòu)色織物的牢度，這賦予結(jié)構(gòu)色織物耐水洗，耐摩擦等性能。由于這種方法成本低，上染率極快，制備過程簡(jiǎn)單易行，并且顏色效果好功能性顯著，有助于實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1是制備結(jié)構(gòu)色面料的原理示意圖；

圖2是P(St-MMA-AA)復(fù)合微球的結(jié)構(gòu)示意圖與投射纖維鏡圖片；

圖3是P(St-MMA-AA)復(fù)合微球的掃描電子顯微鏡照片及粒徑圖；

圖4是采用不同粒徑的微球所制備的具有不同結(jié)構(gòu)色織物的光學(xué)圖片與反射光譜；

圖5是具有不同結(jié)構(gòu)色面料的超景深顯微鏡圖片；

圖6是不同面料的掃描電子顯微鏡圖；

圖7是結(jié)構(gòu)色面料表面的SEM圖及其傅里葉變換圖與變角度光譜圖；

圖8是不同噴涂次數(shù)的結(jié)構(gòu)色面料光學(xué)圖片與其對(duì)照的反射光譜圖；

圖9是改變碳黑加入量所制備的結(jié)構(gòu)色面料光學(xué)圖片與其對(duì)照的反射光譜圖；

圖10是不同碳黑加入量的結(jié)構(gòu)色面料的K/S與亮度的變化圖；

圖11為制備的結(jié)構(gòu)色面料按國(guó)標(biāo)進(jìn)行不同次數(shù)水洗后的光學(xué)照片；

圖12為制備的結(jié)構(gòu)色面料經(jīng)不同水洗次數(shù)的反射光譜圖；

圖13反映的是不同水洗次數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)色織物色深(K/S)和亮度的影響；

圖14為制備的結(jié)構(gòu)色面料加速1到10次水洗后的光學(xué)圖片和反射光譜圖；

圖15為制備的結(jié)構(gòu)色面料不同加速水洗次數(shù)的K/S和亮度變化圖；

圖16為結(jié)構(gòu)色面料的紅外光譜圖；

圖17為結(jié)構(gòu)色面料的X射線光電子能譜分析圖；

圖18為超疏水織物的光學(xué)圖片與其接觸角；

圖19為不同加速水洗次數(shù)的結(jié)構(gòu)色面料的接觸角變化圖；

圖20為不同超聲震動(dòng)時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)色面料的接觸角影響結(jié)果；

圖21為結(jié)構(gòu)色面料氧等離子刻蝕與熱處理的多次循環(huán)對(duì)疏水性的影響圖；

圖22為PET機(jī)織布的光學(xué)照片和SEM圖片；

圖23為PET機(jī)織物表面處理前后接觸角及纖維微觀形貌；

圖24為P(St-MMA-AA)微球的尺寸分布圖。微球大小為168nm；

圖25為織物噴涂7次的光學(xué)照片與表面結(jié)構(gòu)的SEM圖片；

圖26為噴涂織物的超疏水圖和不同加速水洗次數(shù)的接觸角變化圖；

圖27為PE無紡布的光學(xué)照片和SEM圖片；

圖28為P(St-MMA-AA)微球的尺寸分布圖；

圖29為噴涂織物的光學(xué)照片與表面結(jié)構(gòu)的SEM圖片；

圖30為噴涂織物加速水洗的顏色牢度測(cè)試結(jié)果；

圖31為噴涂織物的超疏水圖和不同加速水洗次數(shù)的接觸角變化圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明采用以下方法測(cè)試面料性能：

國(guó)準(zhǔn)水洗：按國(guó)準(zhǔn)水洗的條件，40℃水溫，皂液濃度5g/L，浴比為1:50，水洗周期為10min。將提前在皂液中潤(rùn)濕的織物放入SW-12A耐色牢度試驗(yàn)機(jī)中，測(cè)試十次。

加速水洗：進(jìn)一步測(cè)試結(jié)構(gòu)色織物的可水洗性(AATCC Test Method 61-2006)，將織物放入，49℃水溫，皂液濃度5g/L，150ml水，50顆小鋼珠/50mm*100mm的皂液條件中，水洗周期為10min，水洗十次。

等離子處理與熱循環(huán)：將織物放入等離子處理機(jī)中，在氣壓80Pa，放電功率100W，處理時(shí)間150s的環(huán)境中，刻蝕之后進(jìn)行接觸角測(cè)量，然后干燥放置4小時(shí)，測(cè)量接觸角，反復(fù)5次。

實(shí)施例1

將40mm*50mm的棉織物依次經(jīng)乙醇、超純水超聲清洗三次，去除表面雜質(zhì)，晾干后備用。

通過乳液聚合法合成P(St-MMA-AA)復(fù)合微球，具體參照文獻(xiàn)Control over the Wettability of Colloidal Crystal Films by Assembly Temperature，Macromol.Rapid Commun.，2006,27,188中的方法。通過調(diào)整引發(fā)劑的用量，制備出粒徑分別為217nm，257nm，297nm的復(fù)合微球。將P(St-MMA-AA)復(fù)合微球離心洗滌三次，再分散到去離子水中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt％的膠體乳液。

將聚丙烯酸酯粘合劑按1:50的質(zhì)量比加入到配好的膠體乳液中，通過磁力攪拌器攪拌20分鐘，然后加入碳黑，膠體乳液與碳黑的質(zhì)量比為100:1，然后再通過超聲機(jī)超聲震蕩20分鐘，使制備的染料混合均勻。

將分散好的噴涂染料倒入噴槍中，通過高壓氣泵加壓在離織物10cm的位置進(jìn)行噴射涂覆，氣泵壓強(qiáng)調(diào)到50kPa(可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求調(diào)整噴涂次數(shù)，本實(shí)施例噴涂次數(shù)為5次)，從而在織物表面形成一層膠體微球組成的結(jié)構(gòu)色涂層，使得織物能在3-5s鐘內(nèi)呈現(xiàn)出各種符合審美要求的結(jié)構(gòu)色織物。然后將有顏色的織物放入80度烘箱一小時(shí)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)色的定型。

圖1為制備結(jié)構(gòu)色面料的原理示意圖，通過噴涂的方法在織物表面形成了長(zhǎng)程無序短程有序的非晶光子晶體結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出非虹彩效應(yīng)的結(jié)構(gòu)色。其中圖1中各序號(hào)代表的含義如下：

1-原織物；2-將混合液噴涂在織物表面；3-經(jīng)過80-100℃高溫處理；4-織物具有非虹彩效應(yīng)；5-織物顏色可分別調(diào)為紅色、綠色和藍(lán)色；6-超疏水表面；7-表面耐磨損；8-可水洗；其中4-8代表所制備的織物的性質(zhì)。

圖2A是P(St-MMA-AA)復(fù)合微球的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B是P(St-MMA-AA)復(fù)合微球的投射纖維鏡圖片，從圖2B中可以發(fā)現(xiàn)，復(fù)合顆粒是核殼結(jié)構(gòu)的，并且微球的PMMA/St比例大約為0.052，這與實(shí)驗(yàn)配比相符合。

圖3是P(St-MMA-AA)復(fù)合微球的掃描電子顯微鏡照片及粒徑圖，可以看出得到的微球形貌規(guī)整，尺寸均一，達(dá)到了膠體晶體結(jié)構(gòu)色的制備條件。圖3A-3C中微球的尺寸分別為217nm，257nm，297nm。

圖4A是采用不同粒徑的微球所制備的具有不同結(jié)構(gòu)色織物的光學(xué)圖片，可以分別看出織物表現(xiàn)為柔和鮮明的藍(lán)紫色(圖中a)，綠色(圖中b)，紅色(圖中c)。圖4B為三種結(jié)構(gòu)色織物對(duì)應(yīng)的反射光譜，其相應(yīng)的反射光譜別分在425nm，510nm，659nm處有明顯的反射峰，其與人眼觀察到的顏色相符。

圖5是具有不同結(jié)構(gòu)色面料的超景深顯微鏡圖片，從左到右依次為藍(lán)紫色、綠色、紅色，可以看出織物表面非常薄的結(jié)構(gòu)色涂層與織物表面經(jīng)紗，緯紗清晰的脈絡(luò)，表明運(yùn)用噴涂法制備的結(jié)構(gòu)色涂層明顯優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)色面料，具有對(duì)織物原有的透氣性影響不大，并且不會(huì)影響織物的柔軟性，大大符合了使用標(biāo)準(zhǔn)。

圖6是不同面料的掃描電子顯微鏡圖，圖6中第一行的三個(gè)圖為未經(jīng)處理的原樣，圖6中第二行的三個(gè)圖為未加入聚丙烯酸酯粘合劑且僅采用P(St-MMA-AA)乳液處理處理的織物，圖6中第三行的三個(gè)圖為經(jīng)本發(fā)明的方法處理的織物，每行中的三個(gè)圖從左到右依次放大。從圖中可以看出結(jié)構(gòu)色噴涂的織物對(duì)織物表面形貌影響不大，復(fù)合納米微球滲入紗線中，緊密的粘連在每根纖維上，纖維與纖維排列依然清晰可見。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，粘合劑并不影響結(jié)構(gòu)色的形成，對(duì)納米結(jié)構(gòu)的排列沒有太大的影響，含有粘合劑聚丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)色涂層的微觀形貌與純結(jié)構(gòu)色涂層沒有差別。

圖7A是結(jié)構(gòu)色面料表面的SEM圖及其傅里葉變換圖(圖7A右上角)，圖7B是結(jié)構(gòu)色面料表面的變角度光譜圖。從圖中可以看到，織物面料表面的微球類似于無序的排列，通過傅里葉變換，觀察到一個(gè)規(guī)整的圓餅圖，表明這種結(jié)構(gòu)是短程有序的非晶光子晶體結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色不依賴角度的改變，這個(gè)結(jié)構(gòu)與通過角分辨光譜儀測(cè)量的結(jié)構(gòu)一致，0到30°的變化內(nèi)，反射峰的位置幾乎沒有改變。

圖8A是不同噴涂次數(shù)的結(jié)構(gòu)色面料光學(xué)圖片，第一行為藍(lán)紫色織物，第二行為綠色織物，第三行為紅色織物，圖8B是其對(duì)照的反射光譜圖。圖8A中，從左至右，噴涂次數(shù)逐漸增加，噴涂次數(shù)依次為1、2、3、4、5、6、7次，織物表面的涂層越來越厚，亮度也逐漸變亮，顏色有泛白的趨勢(shì)。圖8B中，從下到上，噴涂次數(shù)依次為1、2、3、4、5、6、7次，從圖8B中可看出，反射光譜的反射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，這與理論上光子晶體涂層逐漸變多相干光的強(qiáng)度增強(qiáng)一致。

圖9A是制備不同碳黑的加入量的結(jié)構(gòu)色面料光學(xué)圖片，第一行為藍(lán)紫色織物，第二行為綠色織物，第三行為紅色織物，圖9B是其對(duì)照的反射光譜圖，從下到上，曲線對(duì)應(yīng)的碳黑加入量分別為0g、0.01g、0.02g、0.03g、0.04g、0.05g。當(dāng)碳黑的量不同時(shí)，織物的色深表現(xiàn)出差異，從左至右，當(dāng)碳黑的量(從0g-0.05g)逐漸增多時(shí)，織物顏色加深，與此同時(shí)，導(dǎo)致織物對(duì)光的吸收增加，顏色變的更加柔和，因而反射光譜強(qiáng)度隨著碳黑的加入量逐漸減弱。

圖10對(duì)應(yīng)圖9表示的不同碳黑加入量的結(jié)構(gòu)色面料的K/S與亮度的變化圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，隨著碳黑的加入量逐漸增多，對(duì)光的吸收增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)色面料的色深值，亮度，都逐漸減弱。

圖11為制備的結(jié)構(gòu)色面料按國(guó)標(biāo)進(jìn)行不同次數(shù)水洗后的光學(xué)照片，下方數(shù)字代表水洗次數(shù)，從圖中可以看出，經(jīng)國(guó)標(biāo)洗滌后，對(duì)織物的染色效果沒有明顯的改變。

圖12為制備的結(jié)構(gòu)色面料經(jīng)不同水洗次數(shù)的反射光譜圖與峰位變化圖。從反射光譜中可以看到水洗對(duì)織物的反射光的強(qiáng)度并沒有太大的改變(圖12A)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)多次洗滌并沒有改變反射峰的位置(圖12B)，表明制備的結(jié)構(gòu)色織物具有一定的耐水洗性能。

圖13反映的是不同水洗次數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)色織物色深(K/S)和亮度的影響。經(jīng)過多次洗滌，織物的亮度保持不變，K/S色深值變化也不大。從側(cè)面反應(yīng)了結(jié)構(gòu)色織物的耐水洗性能。

為了進(jìn)一步探索此方法制備的結(jié)構(gòu)色面料具有良好的耐水洗性。再通過AATCC Test Method標(biāo)準(zhǔn)對(duì)織物進(jìn)行加速水洗，檢驗(yàn)其色牢度。將織物放入490水溫，皂液濃度5g/L，150ml水，50顆小鋼珠/50mm*100mm，的皂液條件中，水洗十次，每次洗滌10min。

圖14A和14B分別為制備的結(jié)構(gòu)色面料加速1到10次水洗后的光學(xué)圖片和反射光譜圖；可以看出，加速水洗對(duì)織物的顏色效果影響不大，與原樣沒有太大的差別。

圖15為制備的結(jié)構(gòu)色面料不同加速水洗次數(shù)的K/S和亮度變化圖。可以看出，織物經(jīng)洗滌摩擦后表面的亮度，織物色深K/S值沒有太大的變化，幾乎保持均一，反應(yīng)出織物良好的可水洗性。

圖16為結(jié)構(gòu)色面料的紅外光譜圖，上方曲線代表結(jié)構(gòu)色面料，下方曲線代表原始的未經(jīng)處理的面料。從圖中可以看到1730和697cm^-1的吸收峰的變化，1730cm^-1(羧基)和697cm^-1(苯基)的吸收峰分別表示超親水與超疏水的特性。經(jīng)過80度高溫的定型，苯基的峰值明顯高于羥基。涂層表面表現(xiàn)為疏水的效果。

圖17為結(jié)構(gòu)色面料的X射線光電子能譜分析圖，圖中是對(duì)C元素的能譜分析，可以看出相比與原樣，涂層樣在286eV出現(xiàn)了峰，表明C-N鍵的存在，證明了聚丙烯酸酯粘合劑中的氨基與織物上的羥基發(fā)生了縮合反應(yīng)，形成了C-N共價(jià)鍵，也為織物良好的可水洗性提供了證據(jù)。

測(cè)量經(jīng)過不同水洗次數(shù)的織物的接觸角，來觀察其疏水效果的改變，也從側(cè)面來反映水洗摩擦對(duì)織物表面的微結(jié)構(gòu)的影響程度。

圖18為噴涂織物的光學(xué)圖片與其接觸角?？梢钥闯隹椢锞哂薪Y(jié)構(gòu)好的疏水效果。

圖19為不同加速水洗次數(shù)的結(jié)構(gòu)色面料的接觸角變化圖。從圖中可以看出，經(jīng)過多次加速水洗，小鋼珠與皂液的破壞，織物的接觸角始終保持在150°左右與原樣沒有太大的差別。說明結(jié)構(gòu)色織物良好的耐水洗耐摩擦性，以及優(yōu)良的超疏水性能。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證織物好的超疏水性，與表面涂層強(qiáng)的穩(wěn)定性，將制備的結(jié)構(gòu)色織物浸泡到超聲機(jī)中。

圖20為不同超聲震動(dòng)時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)色面料的接觸角變化圖。從圖中可以看到，經(jīng)過多次超聲波震動(dòng)，織物的疏水效果幾乎沒有改變，保持均一，表明通過這種方法制備的結(jié)構(gòu)色織物具有相當(dāng)穩(wěn)定的超疏水效果，同時(shí)也從另一方面證明了結(jié)構(gòu)色織物的耐水洗耐磨性。

圖21為結(jié)構(gòu)色面料氧等離子刻蝕與熱處理的多次循環(huán)對(duì)疏水性的影響圖。從圖中可以看出，經(jīng)過5次氧等離子處理，織物表面的結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，織物在常溫下也可以恢復(fù)到理想的疏水效果，表明其有一定的自愈自修復(fù)性能。

實(shí)施例2

將40mm*50mm的PET機(jī)織物依次經(jīng)乙醇、超純水超聲清洗三次，去除表面雜質(zhì)，晾干后通過氣體壓強(qiáng)90Pa，放電功率120W的條件下氧等離子處理180s，待織物表面聚合物基團(tuán)活化后在氣壓60Pa，放電50W條件下在丙烯酸氣體中接枝處理180s。

通過乳液聚合法合成P(St-MMA-AA)復(fù)合微球，制備出粒徑為168nm的復(fù)合微球。將P(St-MMA-AA)復(fù)合微球離心洗滌三次，再分散到去離子水中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt％的膠體乳液。

將聚丙烯酸酯粘合劑，碳黑按質(zhì)量比100:2:1加入到配好的膠體乳液中，通過磁力攪拌器攪拌20分鐘，然后再超聲震蕩20分鐘，使制備的染料混合均勻。

將分散好的噴涂染料倒入噴槍中，通過高壓氣泵加壓在離織物10cm的位置進(jìn)行噴射涂覆，氣泵壓強(qiáng)調(diào)到50kPa，噴涂次數(shù)為5次，在織物表面形成一層膠體微球組成的結(jié)構(gòu)色涂層，使得織物能在1-3s鐘內(nèi)呈現(xiàn)出各種符合審美要求的結(jié)構(gòu)色織物。然后將有顏色的織物放入80度烘箱一小時(shí)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)色的定型。

圖22為PET機(jī)織布的光學(xué)照片(圖22A)和SEM圖片(圖22B)。圖23為PET機(jī)織物表面處理前后接觸角及纖維微觀形貌；從圖中可看出，依次經(jīng)氧氣等離子處理、丙烯酸接枝處理后，織物表面的接觸角從125°變?yōu)?5°和0°，接觸角依次減小。

圖24為P(St-MMA-AA)微球的尺寸分布圖，檢測(cè)結(jié)果表明微球大小為168nm。

圖25為紫色的織物噴涂7次的光學(xué)照片(圖25A)、表面結(jié)構(gòu)的SEM圖片(圖25B)和織物表面超疏水的宏觀圖片(圖25C)；圖25A表明可以通過控制噴涂次數(shù)在PET機(jī)織物表面形成無角度變化的結(jié)構(gòu)色，通過控制噴涂次數(shù)1-7次，織物表面依次表現(xiàn)出由深到淺，由暗到亮的紫色。圖25B表明這些織物表面的微結(jié)構(gòu)是短程有序，長(zhǎng)程無序的非晶態(tài)光子結(jié)構(gòu)。圖25C表明通過這種方法著色并經(jīng)過80度高溫定型后織物具有明顯的超疏水性，6μl的液滴在織物表面形成了球型，證明織物疏水性穩(wěn)定。

圖26為噴涂織物的超疏水圖和不同加速水洗次數(shù)的接觸角變化圖。

實(shí)施例3

將40mm*50mm的PE無紡布依次經(jīng)乙醇、超純水超聲清洗三次，去除表面雜質(zhì)，晾干后通過氣體壓強(qiáng)90Pa，放電功率120W的條件下氧等離子處理180s，待織物表面聚合物基團(tuán)活化后在氣壓60Pa，放電50W條件下進(jìn)行丙烯酸接枝處理180s。

制備出P(St-MMA-AA)微球?yàn)?61nm，然后將P(St-MMA-AA)復(fù)合微球離心洗滌三次，再分散到去離子水中，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15wt％的膠體乳液。

將聚丙烯酸酯粘合劑，碳黑按質(zhì)量比100:5:1加入到配好的膠體乳液中，通過磁力攪拌器攪拌20分鐘，然后再通過超聲機(jī)超聲震蕩20分鐘，使制備的染料混合均勻。

將分散好的噴涂染料倒入噴槍中，通過高壓氣泵加壓在離織物10cm的位置進(jìn)行噴射涂覆，氣泵壓強(qiáng)調(diào)到50kPa，噴涂5次，從而在織物表面形成一層膠體微球組成的結(jié)構(gòu)色涂層，使得織物能在1-3s鐘內(nèi)呈現(xiàn)出各種符合審美要求的結(jié)構(gòu)色織物。然后將有顏色的織物放入100度烘箱一小時(shí)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)色的定型。

圖27為PE無紡布的光學(xué)照片和SEM圖片；圖28為P(St-MMA-AA)微球的尺寸分布圖，微球大小為261nm；圖29為噴涂織物的光學(xué)照片與表面結(jié)構(gòu)的SEM圖片，該粒徑的微球在噴涂后使織物呈綠色。

圖30為噴涂織物加速水洗的顏色牢度測(cè)試結(jié)果，圖30表明，水洗10次后，峰位幾乎沒有發(fā)生變化，說明織物色牢度好，表面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

圖31為噴涂織物的超疏水圖和不同加速水洗次數(shù)的接觸角變化圖，織物經(jīng)過水洗接觸角沒有變化，說明其具有一定的耐洗性和穩(wěn)定的超疏水性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。