制備具有疏水性可調控的光子晶體結構色紡織品的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及紡織品的處理方法，尤其是涉及一種制備具有疏水性可調控的光子晶體結構色紡織品的方法。
【背景技術】
[0002]
目前，在傳統(tǒng)的染整工藝中，要制備具有疏水性的著色紡織品通常需要分兩步實現(xiàn):首先，通過施加有色物質(染料或顏料)對紡織品進行著色，即化學色素著色。然后，通過施加拒水整理劑對著色紡織品進行后整理。其中，使用的拒水整理劑大多是烷烴(一般是18個碳原子)長鏈的化合物或某些有機硅聚合物，如吡啶季銨鹽、羥甲基三聚氰胺衍生物、硬脂酸鉻絡合物、有機硅等。不僅整個工藝流程冗長復雜，而且各道工藝過程中將使用大量的染化料試劑，極易對環(huán)境造成污染。
[0003]不同于紡織品上傳統(tǒng)的染料或者顏料著色，結構色的產(chǎn)生無須染料和顏料等化學著色劑的存在，其實質是特殊組織結構對光的色散、散射、干涉和衍射等選擇性反射現(xiàn)象產(chǎn)生的視覺效果，具有高亮度、高飽和度、永不褪色、虹彩現(xiàn)象(顏色隨觀察角度變化)等特點，而這些都是普通顏料色或色素色所不具備的。光子晶體是一種典型的結構生色方式，基本特征是具有光子禁帶，頻率在禁帶范圍內(nèi)的電磁波都被禁止傳播。當光子晶體的光子禁帶位于可見光波段(380-780 nm)時，由于禁帶對應波長的光在該光子晶體結構中不能傳播而被選擇性反射，進而在周期性排列的光子晶體表面形成相干衍射，當相長干涉的反射光刺激人眼，便產(chǎn)生結構色效果。
[0004]以聚苯乙烯膠體微球為結構單元通過自組裝方法構建光子晶體結構(即膠體晶體Colloidal PCs)的途徑是獲得光子晶體結構色的簡便而有效的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制備具有疏水性可調控的光子晶體結構色紡織品的方法，通過控制膠體微球的核殼組成和粒徑，在賦予紡織品不同結構色的同時調控其疏水性。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案是:
本發(fā)明原料配比包含以下以重量份計的組分:單分散膠體微球I?2份(以固含量計)，去離子水100份；其制備方法為:
O將單分散膠體微球與去離子水混合，超聲分散15 min，形成均勾乳液；
2)將紡織品預先置于塑料培養(yǎng)皿或比色皿中，將所得到的乳液浸沒織物表面，在溫度為45?60°C，相對濕度為40?60%的恒溫恒濕箱中，待溶劑蒸發(fā)20?24h或70?72h，制備得到具有疏水性可調控的光子晶體結構色紡織品。
[0007]所述單分散膠體微球為納米聚苯乙烯、納米聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)、納米聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)、納米聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)以及納米聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)膠體微球中的任意一種、任意兩種的組合或任意種的組入口 O
[0008]所述紡織品為機織棉織物、滌綸織物、真絲織物、尼龍織物或滌/棉混紡織物。
[0009]所述膠體微球的平均粒徑為150?400 nm。
[0010]所述膠體微球的單分散指數(shù)小于0.08。
[0011]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明通過調控膠體微球的核殼組成和粒徑，實現(xiàn)了光子晶體結構色紡織品不同的疏水性調控，該調控方法具有操作簡單、成本低廉、綠色環(huán)保和普適性好等特點。
【附圖說明】
[0012]圖1是實施例1中原滌綸織物和重力沉降自組裝不同粒徑的P (St-MAA)微球所得結構色滌綸織物的三維視頻顯微鏡照片，放大倍數(shù)為100倍:(a)為原滌綸織物，(b-d)為結構色滌綸織物，自組裝所用微球的粒徑依次為286，270和255 nm。
[0013]圖2是實施例1中原滌綸織物和重力沉降自組裝不同粒徑的P (St-MAA)微球所得結構色滌綸織物的接觸角照片.(a)為原滌綸織物，(b-d)為結構色滌綸織物，自組裝所用微球的粒徑依次為286，270和255 nm.圖3是實施例5中原棉織物和垂直沉積自組裝不同粒徑的P (St-MAA)微球所得結構色棉織物的三維視頻顯微鏡照片，放大倍數(shù)為100倍.(a)為原棉織物，(b，c)為結構色棉織物，自組裝所用微球的粒徑為275和255 nm.圖4是實施例5中原棉織物和垂直沉積自組裝不同粒徑的P (St-MAA)微球所得結構色棉織物的接觸角照片.(a)為原滌綸織物，(b, c)為結構色滌綸織物，自組裝所用微球的粒徑為275和255 nm。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明。
[0015]本發(fā)明采用紡織品的底色為黑色，使光子禁帶不能禁阻的透過光能被黑色底色吸收，從而使光子晶體選擇性反射光產(chǎn)生的結構色更鮮艷，若紡織品的底色不為黑色時，產(chǎn)生的結構色不鮮艷。
[0016]本發(fā)明中用于制備結構色紡織品的膠體微球粒徑在150?400 nm之間，作為組裝光子晶體結構的基本單元，其粒徑是決定光子晶體結構色的主要因素，對于需在可見光(380?780 nm)范圍內(nèi)進行選擇性反射而產(chǎn)生結構色效果的目標，根據(jù)修正的布拉格衍射公式可計算得到膠體微球所需的粒徑范圍，不同粒徑的膠體微球所構建的光子晶體及其結構色不同。膠體微球的單分散性是決定光子晶體結構規(guī)整性的重要因素，而光子晶體的規(guī)整性則影響結構色的鮮艷度(飽和度)和亮度，用于構建光子晶體結構的膠體微球的粒子分散系數(shù)應小于0.08。
[0017]本發(fā)明所述的具有不同疏水性的光子晶體結構色紡織品的制備過程中要特別注意自組裝過程的條件(溫度、相對濕度和膠體微球濃度等)，以保證膠體微球自組裝過程的良好完成和光子晶體結構色的實現(xiàn)。溫度和相對濕度影響自組裝液的蒸發(fā)速率，膠體微球濃度影響光子晶體結構的厚度。溫度及濕度不宜過高或過低，膠體微球濃度要適中。
[0018]所述的單分散膠體微球為納米聚苯乙烯(PSt)膠體微球，納米聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)(P (St-MAA))膠體微球，納米聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)(P (St-MMA-AA))膠體微球，納米聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)(P(St-BA-AA))膠體微球，納米聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)(P(St-BA-MAA))膠體微球等。
[0019]在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所有的設備和原料等均可從市場購得或是本行業(yè)常用的。
[0020]實施例1:
(1)分別將I份(以固含量計)粒徑為286nm、270 nm和255 nm的單分散P (St-MAA)膠體微球(分散系數(shù)均小于0.08)與100份去離子水混合，超聲分散15min，形成均勾乳液。
[0021]注:P (St-MAA)膠體微球的制備方法見參考文獻:Zhou Lan, Liu Guojin,Wu Yujiang, Qinguo Fan and Jianzhong Sha0.The synthesis of core~shelImonodisperse P (St-MAA) microspheres and fabricat1n of photonic crystalsStructure with Tunable Colors on polyester fabrics[J].Fibers and Polymers,2014，15(6): 1112-1122.(2)將所得乳液分別置于具有黑色滌綸織物(與水滴的接觸角為99.55°，潤濕時間為31 S，分別如圖1 (a)和圖2 (a)所示)的塑料培養(yǎng)皿中，使其浸沒織物表面，在55°C，相對濕度60%的恒溫恒濕箱中進行重力沉降自組裝。通過乳液中單分散乳膠粒的重力作用，逐漸沉積而形成有序的三維結構色光子晶體，待溶劑蒸發(fā)20-24 h后，P(St-MAA)微球自組裝得到具有疏水性的結構色織物，如圖1所示，圖1 (b-d)顏色依次為橙色，黃色和綠色；如圖2 (b-d)所示，隨著微球粒徑的減小，靜態(tài)接觸角不斷增大，依次為122.01 °、123.70 °和126.25 °，潤濕時間都遠大于原滌綸織物，依次為450 S，635 s和827 S。
[0022]實施例2:
Cl)分別將I份(以固含量計)粒徑為262 nm、250 nm和222 nm的單分散PSt膠體微球(分散系數(shù)均小于0.08)與100份去離子水混合，超聲分散15min，形成均勾乳液。
[0023]注:PSt