一種疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料及其制備方法，屬于新材料制備領(lǐng)域。一種疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料，由基質(zhì)、位于基質(zhì)上的光子晶體層以及附著在光子晶體層表面的陽離子表面活性劑層組成，所述光子晶體層為呈周期性緊密排布的微球縫隙中填充有粘結(jié)劑，其中，所述微球選自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、二氧化鈦或二氧化鋯微球中的一種。本發(fā)明所述光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料具有疏水性與高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，適用于玻璃、硅片、鋼片、銅片、鋁片、棉布、絲綢、塑料薄膜或紙的著色，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料及其制備方法，屬于新材 料制備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 顏色按來源可分為兩大類，一類是色素生色，即化學(xué)色；另一類是通過光與微結(jié)構(gòu) 作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色，是當(dāng)今顏色化學(xué)的一個薪新方向（Liu F, Dong B Q, Liu X H. Optics Express, 2009, 17 (18) : 16183-16191)。在各種結(jié)構(gòu)生色途徑中，由納微級微球有序組裝而 成的高低折射率材料交替排列的有序結(jié)構(gòu)，具有調(diào)控光子傳輸功能，是結(jié)構(gòu)生色的有效途 徑之一（Rudisill S G，Wang Z Y，Stein A, Langmuir, 2012, 28(19) :7310-7324 ;Chuang V P, Gwyther J, Mickiewicz R A, Nano Letter, 2009, 9(12):4364-4369 ；Lee H S, Shim T S, Hwang H. Journal of Chemical Materials, 2013, 25(13):2684-2690)。
[0003] 目前在納微級微球有序組裝而成的高低折射率材料交替排列的有序結(jié)構(gòu)中，低折 射率材料通常為空氣，高折射率微球間僅是點(diǎn)接觸，相互之間作用力弱，有序結(jié)構(gòu)易受外力 破壞，強(qiáng)度低，并且在光子晶體材料的實(shí)際應(yīng)用中，外界環(huán)境中的灰塵、霧等會影響其功能 的發(fā)揮。因此具有防塵、防霧等功能的疏水性的高強(qiáng)度光子晶體的研究具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料及其制備方法， 即將低折射率粘結(jié)劑引入高折射率材料的縫隙，在材料表面載荷季銨鹽的疏水性鏈，從而 構(gòu)建疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料。
[0005] -種疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料，由基質(zhì)、位于基質(zhì)上的光子晶體層以及附著 在光子晶體層表面的陽離子表面活性劑層組成，所述光子晶體層為呈周期性緊密排布的微 球縫隙中填充有粘結(jié)劑，
[0006] 其中，所述微球選自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、二氧化鈦或二氧化 鋯微球中的一種。
[0007] 本發(fā)明所述疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料為多層結(jié)構(gòu)材料，由基質(zhì)層、光子晶體 層及陽離子表面活性劑層組成。其中，所述光子晶體層由緊密排布的微球和位于微球間隙 中的粘結(jié)劑組成；所述陽離子表面活性劑層附著于光子晶體層的表面。
[0008] 本發(fā)明所述"微球"指粒徑為50?600nm的微球，本發(fā)明優(yōu)選所述微球的粒徑為 80?500nm，進(jìn)一步優(yōu)選為80?400nm，最優(yōu)選為80?200nm。
[0009] 本發(fā)明所述疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料優(yōu)選所述粘結(jié)劑為聚苯乙烯、聚丙烯酸 甲酯、丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸 甲酯與丙烯酸異丙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯 酸異丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的1?3種。
[0010] 本發(fā)明所述疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料進(jìn)一步優(yōu)選當(dāng)微球為聚苯乙烯、聚甲基 丙烯酸甲酯或二氧化硅時，粘結(jié)劑不包含聚苯乙烯。即為，當(dāng)粘結(jié)劑僅為一種物質(zhì)時，粘結(jié) 劑不為聚苯乙烯；當(dāng)粘結(jié)劑為多種物質(zhì)的混合物時，粘結(jié)劑中不包括聚苯乙烯。
[0011] 特別地，本發(fā)明所述微球為聚苯乙烯微球時，粘結(jié)劑為聚丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯 與丙烯酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸異 丙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸異丙酯、聚丙 烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的1?3種。
[0012] 本發(fā)明所述微球為聚甲基丙烯酸甲酯時，粘結(jié)劑為聚丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯與 丙烯酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸異丙 酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸異丙酯、聚丙烯 酸丁酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的1?3種。
[0013] 本發(fā)明所述微球為二氧化硅微球時，粘結(jié)劑為聚丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯與丙烯 酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸異丙酯共 聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸異丙酯、聚丙烯酸丁 酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的1?3種。
[0014] 本發(fā)明所述微球為二氧化鈦微球時，粘結(jié)劑為聚丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯與丙烯 酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸異丙酯共 聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸異丙酯、聚丙烯酸丁 酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的1?3種。
[0015] 本發(fā)明所述微球為二氧化鋯微球時，粘結(jié)劑為聚丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯與丙烯 酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸異丙酯共 聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸異丙酯、聚丙烯酸丁 酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的1?3種。
[0016] 本發(fā)明所述疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料優(yōu)選所述基質(zhì)為玻璃、硅片、鋼片、銅 片、鋁片、錫箔、棉布、絲綢、塑料薄膜、滌綸或紙。
[0017] 本發(fā)明所述疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料優(yōu)選所述陽離子表面活性劑為季銨鹽 型陽離子表面活性劑。
[0018] 本發(fā)明所述疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料進(jìn)一步優(yōu)選所述陽離子表面活性劑選 自十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十四烷基 二甲基芐基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基三甲基 氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、二辛基二甲基氯化銨、十六烷基吡啶中的至少一種。
[0019] 本發(fā)明所述疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料優(yōu)選所述陽離子表面活性劑層通過下 述方法吸附在光子晶體層的表面：將其上置有光子晶體層的基質(zhì)浸入質(zhì)量濃度為0. 05? 2 %的陽離子表面活性劑溶液中。
[0020] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選將其上置有光子晶體層的基質(zhì)浸入質(zhì)量濃度為0. 05?2% 的陽離子表面活性劑溶液中浸泡10?30h。
[0021] 本發(fā)明所述疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料優(yōu)選所述光子晶體層按下述方法置于 基質(zhì)上：將質(zhì)量濃度為2?20 %的粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為2?20 %的微球乳液混合，分 散，均勻滴到基質(zhì)上，將基質(zhì)升溫至40?90攝氏度，干燥，其中，所述粘結(jié)劑乳液與微球乳 液的體積比是1:15?1:1。
[0022] 上述技術(shù)方案中，優(yōu)選所述粘結(jié)劑乳液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為2?20%，進(jìn)一步優(yōu)選 為2?15%，最優(yōu)選為10%;所述微球乳液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為2?20%，進(jìn)一步優(yōu)選為2? 15%，最優(yōu)選為10%;所述粘結(jié)劑乳液與微球乳液的體積比優(yōu)選為1:15?1:1，進(jìn)一步優(yōu)選 為1:12?1 :1，最優(yōu)選為1:10。
[0023] 本發(fā)明所述的微球乳液是將微球加入至去離子水中制的；粘結(jié)劑乳液是經(jīng)過乳液 聚合制得，乳液聚合為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明優(yōu)選所述粘結(jié)劑乳液按下述方法制備：在 裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的四口瓶中加入〇. 6g十二烷基硫酸鈉，100mL去離子 水，劇烈攪拌；20min后加入10g單體（丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸 丁酯、丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸乙酯中的1?2種）；通氮?dú)?，控制溫?5°C，30min后加 入0. 100g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。
[0024] 本發(fā)明的另一目的是提供一種疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料的制備方法，具體方 法如下：
[0025] 將質(zhì)量濃度為2?20 %的粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為2?20 %的微球乳液混合，經(jīng) 超聲分散后，均勻滴到基質(zhì)上，將基質(zhì)升溫至40?90攝氏度，待干燥至水分揮發(fā)完畢后，將 之浸入質(zhì)量濃度為〇. 05?2%的陽離子表面活性劑溶液中，浸泡10?30h，取出，晾干，即 得光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料，其中，所述粘結(jié)劑乳液與微球乳液的體積比是1:15?1:1。
[0026] 本發(fā)明所述制備方法中超聲分散的步驟中，將所得粘結(jié)劑乳液與微球乳液混合后 超聲分散至均勻混合的狀態(tài)，優(yōu)選為l〇min。
[0027] 本發(fā)明所述制備方法中優(yōu)選將混合溶液滴到基質(zhì)上后，將基質(zhì)升溫至50?70攝 氏度，進(jìn)一步優(yōu)選升溫至50攝氏度。
[0028] 本發(fā)明所述光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料具有疏水性和高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，適用于玻璃、硅 片、鋼片、銅片、鋁片、棉布、絲綢、塑料薄膜或紙的著色，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1 (a)為對比例1獲得的生色材料摩擦前的圖片，圖1 (b)為對比例1獲得的生 色材料摩擦后的圖片；圖1 (c)為實(shí)施例1獲得的生色材料摩擦前的圖片，圖1 (d)為實(shí)施例 1獲得的生色材料摩擦后的圖片；
[0030] 圖2 (a)、（b)、（c)分別為對比例1獲得的生色材料未浸水、浸水2h、浸水一星期的 圖片；圖2(d)、（e)、（f)分別為實(shí)施例1獲得的生色材料未浸水、浸水2h、浸水一星期的圖 片；
[0031] 圖3為實(shí)施例1獲得生色材料的反射光譜圖；
[0032] 圖4(a')和（a)分別為實(shí)施例1獲得的生色材料與對比例1獲得的生色材料的 掃描電鏡圖；
[0033] 圖5 (a')和（a)分別為實(shí)施例1獲得的生色材料與對比例1獲得的生色材料的 接觸角測定圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以 任何方式限制本發(fā)明。
[0035] 下述實(shí)施例中所述試驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如 無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得，或可以常規(guī)方法制備。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 6g十二烷基硫酸 鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入5. 0g甲基丙烯酸甲酯和5. 0g丙烯酸丁酯；通 氮?dú)?，控制溫?5°C，30min后加入0. 100g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。 將粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為10 %，微球粒徑為265nm的聚苯乙烯微球乳液按體積比1:15復(fù) 配后，超聲分散l〇min，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水 分揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的聚苯乙烯光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度 為0. 1%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽 離子表面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0038] 圖1 (a)?（d)為實(shí)施例1所得的光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料與對比例1獲得的結(jié)構(gòu)生 色的耐磨性能的對比照片。從圖1(a)?（d)可以看出實(shí)施例1所得光子晶體生色材料的 顏色為紅色，摩擦前后沒有發(fā)生變化，具有優(yōu)異的強(qiáng)度性能；而對比例1獲得的生色材料摩 擦后，材料被磨去，強(qiáng)度很差。圖2(a)?（f)為實(shí)施例1所得的光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料與 對比例1獲得的結(jié)構(gòu)生色的耐水性能的對比照片。從圖2(a)?（f)可以看出實(shí)施例1所 得光子晶體生色材料浸水后沒有發(fā)生變化，具有優(yōu)異的耐水性能，而對比例1獲得的生色 材料浸水后，材料剝落，耐水性差。圖4為實(shí)施例1所得的光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料與對比例 1獲得的結(jié)構(gòu)生色的掃描電鏡圖，從圖4中可以看出實(shí)施例1所得光子晶體生色材料為微球 在基質(zhì)上呈周期性排布，微球間的縫隙被粘結(jié)劑填充；而對比例1獲得的生色材料為微球 在基質(zhì)上呈周期性排布，微球間的縫隙沒有被粘結(jié)劑填充；圖5為實(shí)施例1所得的光子晶體 結(jié)構(gòu)生色材料與對比實(shí)施例1獲得的結(jié)構(gòu)生色的接觸角圖，從圖5中可以看出實(shí)施例1所 得光子晶體生色材料的接觸角為126°，大于對比例1獲得的生色材料的接觸角（109° )， 表明實(shí)施例1所得的光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料為疏水性材料。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 6g十二烷基硫酸 鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入5. 0g甲基丙烯酸甲酯和5. 0g丙烯酸丁酯；通 氮?dú)?，控制溫?5°C，30min后加入0. 100g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。 將粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為10 %，微球粒徑為233nm的聚苯乙烯微球乳液按體積比1:15復(fù) 配后，超聲分散l〇min，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水 分揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的聚苯乙烯光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度 為0. 1%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽 離子表面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度綠色光子晶體結(jié)構(gòu)色材料，接觸角 為 126。。
[0041] 實(shí)施例3
[0042] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 6g十二烷基硫酸 鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入10g丙烯酸乙酯。通氮?dú)?，控制溫?5°C ;30min 后加入0. 100g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。將粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度 為10%，微球粒徑為233nm的聚苯乙烯微球乳液按體積比1:10復(fù)配后，超聲分散10min，將 其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水分揮發(fā)完畢后，便得到了 強(qiáng)度增強(qiáng)的聚苯乙烯光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度為〇. 1%陽離子表面活性 劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽離子表面活性劑，20h后， 取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度綠色光子晶體結(jié)構(gòu)色材料，接觸角為123°。
[0043] 實(shí)施例4?7
[0044] 分別取10g甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯代替實(shí) 施例3的丙烯酸乙酯進(jìn)行乳液聚合后，與濃度為10%，微球粒徑為233nm的聚苯乙烯微球乳 液按體積比1:5復(fù)配后，超聲分散lOmin，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱 至50攝氏度，等水分揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的聚苯乙烯光子晶體，將上述光子晶 體浸入到質(zhì)量濃度為〇. 1%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通 過靜電結(jié)合，吸附陽離子表面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu) 色材料。
[0045] 實(shí)施例8?16
[0046] 分別用濃度為0. 5%的十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十四 烷基三甲基氯化銨、十四烷基二甲基芐基氯化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基三 甲基氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、二辛基二甲基氯化銨、十六烷基吡啶代替實(shí)施1 中的十六烷基三甲基氯化銨處理實(shí)施例1獲得的強(qiáng)度增強(qiáng)的聚苯乙烯光子晶體，得疏水性 的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0047] 實(shí)施例17?23
[0048] 分別用硅片、銅片、鋁片、錫箔、塑料薄膜、滌綸或絲綢代替實(shí)施例1中的載玻片， 用實(shí)施例1中的粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為10%，粒徑為265nm的聚苯乙烯微球乳液按體積 比1:1復(fù)配后，超聲分散lOmin，將其均勻的滴在上述基質(zhì)上，并在基質(zhì)底部加熱至50攝氏 度，等水分揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的聚苯乙烯光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì) 量濃度為〇. 1%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合， 吸附陽離子表面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0049] 實(shí)施例24
[0050] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 6g的十二烷基硫 酸鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入10. Og丙烯酸乙酯；通氮?dú)猓刂茰囟?5?， 30min后加入0. 100g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。將粘結(jié)劑乳液與質(zhì) 量濃度為10%，微球粒徑為260nm的聚甲基丙烯酸甲酯微球乳液按體積比1:10復(fù)配后，超 聲分散10min，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水分揮發(fā)完 畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的聚甲基丙烯酸甲酯光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度 為0. 1%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽 離子表面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0051] 實(shí)施例25?26
[0052] 分別取10g丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯代替實(shí)施例24的丙烯酸乙酯進(jìn)行乳液聚合 后，與濃度為15 %，微球粒徑為250nm的聚丙烯酸甲酯微球乳液按體積比1:16復(fù)配后，超聲 分散10min，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水分揮發(fā)完畢 后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的聚丙烯酸甲酯光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度為〇. 1% 陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽離子表 面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0053] 實(shí)施例27
[0054] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 6g十二烷基硫酸 鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入2. 0g甲基丙烯酸甲酯和8. 0g丙烯酸異丙酯； 通氮?dú)猓刂茰囟?5°C，30min后加入0. 100g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳 液。將粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為10%，微球粒徑為220nm的聚甲基丙烯酸甲酯微球乳液按 體積比1:5復(fù)配后，超聲分散10min，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50 攝氏度，等水分揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的聚甲基丙烯酸甲酯光子晶體，將上述光子 晶體浸入到質(zhì)量濃度為〇. 1%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán) 通過靜電結(jié)合，吸附陽離子表面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié) 構(gòu)色材料。
[0055] 實(shí)施例28?36
[0056] 分別用濃度為0. 8%的十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十四 烷基三甲基氯化銨、十四烷基二甲基芐基氯化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基 三甲基氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、二辛基二甲基氯化銨、十六烷基吡啶代替實(shí)施 24中的十六烷基三甲基氯化銨處理實(shí)施例24獲得的強(qiáng)度增強(qiáng)的聚甲基丙烯酸甲酯光子晶 體，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0057] 實(shí)施例37?43
[0058] 分別用硅片、銅片、鋁片、錫箔、塑料薄膜、滌綸或絲綢代替實(shí)施例1中的載玻片， 用實(shí)施例24中的粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為8%，微球粒徑為265nm的聚甲基丙烯酸甲酯微 球乳液按體積比1:5復(fù)配后，超聲分散10min，將其均勻的滴在上述基質(zhì)上，并在基質(zhì)底部 加熱至50攝氏度，等水分揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的聚甲基丙烯酸甲酯光子晶體， 將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度為〇. 1%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰 陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽離子表面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度 光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0059] 實(shí)施例44
[0060] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 6g的十二烷基硫 酸鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入10. 0g丙烯酸丁酯；通氮?dú)?，控制溫?5?， 30min后加入0. 100g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。將粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量 濃度為5 %，微球粒徑為230nm的二氧化硅微球乳液按體積比1:8復(fù)配后，超聲分散10min， 將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水分揮發(fā)完畢后，便得到 了強(qiáng)度增強(qiáng)的二氧化硅光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度為〇. 3%陽離子表面活 性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽離子表面活性劑，l〇h 后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0061] 實(shí)施例45
[0062] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 8g十二烷基硫酸 鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入3. 0g丙烯酸甲酯和7. 0g丙烯酸乙酯；通氮?dú)猓?控制溫度85°C，30min后加入0. 150g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。將粘 結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為12%，粒徑為240nm的二氧化硅微球乳液按體積比1:15復(fù)配后，超 聲分散lOmin，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水分揮發(fā)完 畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的二氧化硅光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度為〇. 4%陽 離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽離子表面 活性劑，15h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0063] 實(shí)施例46?54
[0064] 分別用濃度為1%的十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十四烷 基三甲基氯化銨、十四烷基二甲基芐基氯化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基三甲 基氯化銨、十八烷基二甲基芐基氯化銨、二辛基二甲基氯化銨、十六烷基吡啶代替實(shí)施44 中的十六烷基三甲基氯化銨處理實(shí)施例44獲得的強(qiáng)度增強(qiáng)的二氧化硅光子晶體，得疏水 性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0065] 實(shí)施例55?61
[0066] 分別用硅片、銅片、鋁片、錫箔、塑料薄膜、滌綸或絲綢代替實(shí)施例1中的載玻片， 用實(shí)施例45中的粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為15 %，微球粒徑為260nm的二氧化硅微球乳液按 體積比1:14復(fù)配后，超聲分散lOmin，將其均勻的滴在上述基質(zhì)上，并在基質(zhì)底部加熱至50 攝氏度，等水分揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的二氧化硅光子晶體，將上述光子晶體浸入 到質(zhì)量濃度為0.5%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電 結(jié)合，吸附陽離子表面活性劑，l〇h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0067] 實(shí)施例62
[0068] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 7g十二烷基硫酸 鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入4. Og甲基丙烯酸甲酯和6. Og丙烯酸乙酯；通 氮?dú)猓刂茰囟?5°C，30min后加入0. 150g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。 將粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為10 %，微球粒徑為220nm的三氧化二鋁微球乳液按體積比1:15 復(fù)配后，超聲分散l〇min，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等 水分揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的三氧化二鋁光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量 濃度為0.4%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸 附陽離子表面活性劑，15h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0069] 實(shí)施例63
[0070] 在裝有機(jī)械攪拌、溫度計和回流冷凝管的250mL四口瓶中加入0. 7g十二烷基硫酸 鈉，100mL去離子水，劇烈攪拌；20min后加入3. 0g丙烯酸甲酯和7. 0g丙烯酸乙酯；通氮?dú)猓?控制溫度85°C，30min后加入0. 150g過硫酸鉀，5h后結(jié)束反應(yīng)，即可得到粘結(jié)劑乳液。將粘 結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為10 %，微球粒徑為200nm的二氧化鈦微球乳液按體積比1:15復(fù)配 后，超聲分散l〇min，將其均勻的滴在載玻片上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水分 揮發(fā)完畢后，便得到了強(qiáng)度增強(qiáng)的二氧化鈦光子晶體，將上述光子晶體浸入到質(zhì)量濃度為 0.4%陽離子表面活性劑十六烷基三甲基氯化銨中，陰陽離子基團(tuán)通過靜電結(jié)合，吸附陽離 子表面活性劑，20h后，取出，晾干，得疏水性的高強(qiáng)度光子晶體結(jié)構(gòu)色材料。
[0071] 對比例1
[0072] 將質(zhì)量濃度為10 %，微球粒徑為265nm的聚苯乙烯微球乳液均勻的滴在載玻片 上，并在載玻片底部加熱至50攝氏度，等水分揮發(fā)完畢后，得到聚苯乙烯光子晶體，其性能 表述見實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1. 一種疏水性光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料，由基質(zhì)、位于基質(zhì)上的光子晶體層以及附著在 光子晶體層表面的陽離子表面活性劑層組成，所述光子晶體層為呈周期性緊密排布的微球 縫隙中填充有粘結(jié)劑， 其中，所述微球選自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅、二氧化鈦或二氧化鋯微 球中的一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于：所述陽離子表面活性劑層通過下述方法 吸附在光子晶體層的表面：將其上置有光子晶體層的基質(zhì)浸入質(zhì)量濃度為0. 05?2%的陽 離子表面活性劑溶液中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于：所述光子晶體層按下述方法置于基質(zhì)上： 將質(zhì)量濃度為2?20 %的粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為2?20 %的微球乳液混合，分散，均勻 滴到基質(zhì)上，將基質(zhì)升溫至40?90攝氏度，干燥 其中，所述粘結(jié)劑乳液與微球乳液的體積比是1:15?1:1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于：所述粘結(jié)劑為聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、 丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯 與丙烯酸異丙酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸異 丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸乙酯中的1?3種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的材料，其特征在于：當(dāng)微球為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或 二氧化硅時，粘結(jié)劑不包含聚苯乙烯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5任一項所述材料，其特征在于：所述陽離子表面活性劑為季銨 鹽型陽離子表面活性劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的材料，其特征在于：所述陽離子表面活性劑選自十二烷基三 甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十四烷基二甲基芐基氯 化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八 烷基二甲基芐基氯化銨、二辛基二甲基氯化銨、十六烷基吡啶中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于：所述微球的粒徑為80?500nm。
9. 一種權(quán)利要求1所述光子晶體結(jié)構(gòu)生色材料的制備方法，其特征在于：將質(zhì)量濃度 為2?20 %的粘結(jié)劑乳液與質(zhì)量濃度為2?20 %的微球乳液混合，經(jīng)超聲分散后，均勻滴 到基質(zhì)上，將基質(zhì)升溫至40?90攝氏度，待干燥至水分揮發(fā)完畢后，將之浸入質(zhì)量濃度為 0. 05?2%的陽離子表面活性劑溶液中，浸泡10?30h，取出，晾干，即得光子晶體結(jié)構(gòu)生色 材料 其中，所述粘結(jié)劑乳液與微球乳液的體積比是1:15?1:1。
【文檔編號】C03C17/34GK104150788SQ201410353574
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】唐炳濤, 孟堯, 張淑芬, 鄭茜茜 申請人:大連理工大學(xué)