[0075] c、已知反射峰波长λ,微球粒径d=0.5914λ(338nm<λ<598nm);
[0076] d、已知反射峰波长λ,微球粒径d=0.5083λ1+46.067(598
[0077] nm<λ<1875nm);
[0078] 下表为以蚕丝蛋白为填充材料的反蛋白石结构光子晶体的微球粒径、结构色及添加色素对照表:
[0079]微球粒径(nm) 225-265 265-290 290-335 335-350 350-360 360-427
反射峰波长(nm) 380-450 450-495 495-570 570-590 590-620 620-750
结构色 紫色 蓝色 绿色 黄色 橘色 红色
添加色素 紫色 蓝色 绿色 黄色 橘色 红色
[0080] 具体步骤为:
[0081] 1、制备模板:
[0082] 1.1、按实施例1中所述的通过无皂乳液聚合的方法(粒径范围为100nm-1000nm),分别制备粒径280nm、340nm、350nm、400nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,所添加的丙烯酸分别为2.33mL、1.67mL、1.33mL、1.77mL及0.33mL丙烯酸,所添加的苯乙烯为38.5mL;
[0083] 1.2、将某一粒径的聚苯乙烯微球乳液(100ul,2wt.%)铺满在平整的玻璃片上,放入40℃烘箱干燥,获得聚苯乙烯模板。
[0084] 2、制备前躯体溶液:从蚕茧获得蚕丝蛋白溶液,固含量约为5%(w/v)的制备,作为基本材料,使用时用水稀释到2wt.%:
[0085] 2.1、将碎蚕茧用0.05%(w/v)碳酸氢钠洗涤去除丝胶,然后用去离子水洗涤,自然干燥;
[0086] 2.2、在60℃将所得的干燥蚕丝纤维溶解在9.2mol/L溴化锂溶液中,在用透析的方法在蒸馏水中析出溴化锂,得到浓度大约5%(w/v)的蚕丝蛋白溶液。
[0087] 3、分别将蓝色、绿色、黄色、橘色、红色色素溶液(0.5wt.%)与对应粒径的聚苯乙烯微球乳液(2wt.%)、蚕丝蛋白溶液(2wt.%)按体积比3:150:50混合均匀,即获得颜色增强结构色涂料。
[0088] 此步骤中色素溶液与填充材料溶液(蚕丝蛋白溶液)的质量比可按(0.001-0.1)∶1的配比调配,当色素溶液所占的质量比提高时,最终获得的材料色彩相应的更加鲜艳。
[0089] 4、将此颜色增强结构色涂料涂覆在玻璃片上,自然干燥固化后,最后浸入四氢呋喃4h去除聚苯乙烯微球,最后将蚕丝光子晶体薄膜从玻璃片上揭下来,即获得反蛋白石型颜色增强结构色薄膜。
[0090] 5、分别将蓝色、绿色、黄色、橘色、红色色素溶液(0.5wt.%)与蚕丝蛋白溶液(2wt.%)按体积比1:50混合均匀后,涂覆在玻璃片上,待干燥固化后揭下来,即获得无光子晶体结构、含有等量色素的普通蚕丝薄膜。
[0091] 图3(c)为本实施例所得的颜色增强结构色薄膜的SEM图,可以看出,其为反蛋白石型的光子晶体结构,空洞有序均匀,呈面心立方排列结构;图3(d)为本实施例所得无光子晶体结构、含等量色素的普通蚕丝薄膜的SEM图,可以看出,普通蚕丝薄膜非常平整,无任何可辨认的几何结构。
[0092] 如图6所示,图中实线为颜色增强结构色薄膜的光谱曲线(掺入蓝色、黄色、橘色色素的光子晶体结构),虚线为对照的无光子晶体结构的薄膜的光谱曲线,与添加等量色素的无光子晶体结构的普通薄膜材料相比,添加微量色素的颜色增强结构色薄膜材料的颜色强度呈几何式增加,有着近3-5倍的颜色强度。
[0093] 其中,本实施例所采用的色素(蓝色、绿色、黄色、橘色、红色)并非个例,蚕丝蛋白溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0094] 实施例3
[0095] 选用聚苯乙烯微球(PS)作为胶体粒子,制备具有反射紫外线性能的蛋白石型光子晶体结构的涂料。
[0096] 紫外线的波长范围为10nm-380nm,调整光子晶体的反射峰波长(反射峰波长与微球粒径的关系可根据实施例1中的关系式计算),使其落在紫外线波长范围内,就能对紫外线进行反射与阻挡,从而很好的保护光子晶体中的色素及其所附着的基质/产品。
[0097] 具体制备方法为:
[0098] 1、通过实施例1中所述无皂乳液聚合的方法制备粒径为130nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,所添加的丙烯酸的量为4.83ml,苯乙烯为38.5ml;
[0099] 2、分别将蓝色和黄色色素溶液(0.5wt.%)与聚苯乙烯微球乳液(体积比为0.02)混合均匀,超声分散均匀,即获得颜色增强结构色涂料。
[0100] 3、将此颜色增强结构色涂料涂覆在玻璃片上,自然干燥即可获得颜色增强结构色涂层。
[0101] 4、进行抗紫外线强度测试:将所获得的涂层放在紫外光照射下5小时,每1小时测一次,并记录检测结果。所用的紫外光是美国Spectronics公司生产的SB-100P高强度紫外线灯产生的365nm波长紫外线,中心强度为4800μW/cm2,样品与光源距离为15厘米,照射角度约37°。
[0102] 5、制备具有等量色素但不具备光子晶体结构的涂层:
[0103] 通过无皂乳液聚合的方法,制备粒径130nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,固含量约为10%(w/v),作为基础结构,使用时用水稀释到2wt.%,具体制备方法参考步骤1.1-1.3,对应添加4.83mL、3.33mL、2.00mL丙烯酸;将三种不同粒径的微球等量混合后,分别将蓝色和黄色色素溶液(0.5wt.%)与混合粒径的聚苯乙烯微球乳液(体积比为0.02)混合均匀,超声分散均匀,即获得不具备光子晶体结构且具有等量色素的涂料;将此涂料涂覆在玻璃片上,自然干燥即可获得不具备光子晶体结构且具有等量色素的涂层。
[0104] 6、对所获得的不具备光子晶体结构的涂层进行相同的紫外线测试,并记录结果。
[0105] 7、对比:图7为依据步骤4与步骤6的测试记录所作出的、具备光子晶体结构与不具备光子结构的材料在添加等量色素后的色牢度测试图。可以看出,添加蓝色色素的,在紫外光照射4小时以内,有着光子晶体结构的颜色增强结构色涂层材料的颜色强度的仍维持在80%以上,而无光子晶体结构的等量色素涂层的颜色强度,在2小时后颜色强度已达到
60%,在4小时后颜色强度大约为27%,到达1/e的半衰期花费了大约3.25小时;添加黄色色素的,在紫外光照射5.5小时以内,有着光子晶体结构的颜色增强结构色涂层材料的颜色强度的仍维持在80%以上,而无光子晶体结构的等量色素涂层的颜色强度,在2小时后颜色强度已达到70%,在5.5小时后颜色强度大约为30%,到达1/e的半衰期花费了大约5.25小时。
[0106] 结论:粒径为130nm的聚苯乙烯微球乳液经自组装后形成的蛋白石型光子晶体结构的反射峰波长(大约为367nm)恰好落在紫外区(10nm-380nm),具备紫外防护作用。其中,本实施例所采用的色素(蓝色与黄色)并非个例,聚苯乙烯微球溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0107] 实施例4
[0108] 根据实施例3中所述的利用反射峰对紫外光进行有效反射的原理,制备具有反蛋白石结构的抗紫外线颜色增强型涂层:选用聚苯乙烯微球与填充材料溶液直接混合作为原料,涂覆于基底上,待其自然干燥固化后,再用腐蚀液去除聚苯乙烯微球,制备具有反射紫外线性能的反蛋白石型光子晶体结构的颜色增强型涂层。
[0109] 该涂层的制备方法具体为:
[0110] 1、通过实施例1所述的无皂乳液聚合的方法(粒径范围为100nm-1000nm),制备粒径215nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,其中添加的丙烯酸量为3.42mL,苯乙烯为38.5mL。
[0111] 2、根据实施例2所述的方法制备蚕丝蛋白溶液。
[0112] 3、分别将蓝色和黄色色素溶液(0.5wt.%)与聚苯乙烯微球乳液(2wt.%)、蚕丝蛋白溶液(2wt.%)按体积比3:150:50混合均匀,即获得颜色增强结构色涂料。
[0113] 4、将此颜色增强结构色涂料涂覆在玻璃片上,自然干燥固化后,在此涂料上涂上一层四氢呋喃溶液并用聚四氟乙烯薄膜盖住减少挥发,或者直接浸入四氢呋喃4h去除聚苯乙烯微球(后者模板去除更干净,最后得到的反蛋白石涂层反射效果更佳),获得反蛋白石型颜色增强结构色涂层。
[0114] 5、进行抗紫外线强度测试:将所获得的涂层放在紫外光照射下5小时,每1小时测一次,并记录检测结果。所用的紫外光是美国Spectronics公司生产的SB-100P高强度紫外线灯产生的365nm波长紫外线,中心强度为4800μW/cm2,样品与光源距离为15厘米,照射角度约37°。
[0115] 6、制备具有等量色素但不具备光子晶体结构的涂层:
[0116] 分别将蓝色和黄色色素溶液(0.5wt.%)与蚕丝蛋白溶液(2wt.%)按体积比3:50混合均匀,即获得不具备光子晶体结构且具有等量色素的涂料;将此涂料涂覆在玻璃片上,自然干燥即可获得不具备光子晶体结构且具有等量色素的涂层。
[0117] 7、对所获得的不具备光子晶体结构的涂层进行相同的紫外线测试,并记录结果。
[0118] 8、对比:图8为依据步骤5与步骤7的测试记录所作出的、具备光子晶体结构与不具备光子结构的材料在添加等量色素后的色牢度测试图。可以看出,添加蓝色色素的,在紫外光照射4小时以内,有着光子晶体结构的颜色增强结构色涂层材料的颜色强度的仍维持在80%以上,而无光子晶体结构的等量色素涂层的颜色强度,在2小时后颜色强度已达到
55%,在4小时后颜色强度大约为25%,到达1/e的半衰期花费了大约3.25小时;添加黄色色素的,在紫外光照射5.5小时以内,有着光子晶体结构的颜色增强结构色涂层材料的颜色强度的仍维持在80%以上,而无光子晶体结构的等量色素涂层的颜色强度,在2小时后颜色强度已达到80%,在5.5小时后颜色强度大约为30%,到达1/e的半衰期花费了大约5.25小时。
[0119] 结论:粒径为215nm的聚苯乙烯微球与蚕丝蛋白溶液混合后去除PS模板得到的反蛋白石型光子晶体结构的反射峰波长(大约为364nm)恰好落在紫外区(10nm-380nm),具备紫外防护作用。其中,本实施例所采用的色素(蓝色与黄色)并非个例,蚕丝蛋白溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0120] 实施例5
[0121] 制备具有多层蛋白石结构的PS薄膜:
[0122] 1、通过实施例1所述的方法制备粒径300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,分别将1ul红色色素溶液(0.5wt.%)与1ul、10ul、15ul、20ul、25ul的300nm粒径的聚苯乙烯微球乳液(2wt.%)充分混合,超声分散后铺满在平整的玻璃片(1cm*1cm)上,放入40℃烘箱干燥后得到所需的颜色增强结构色涂层。
[0123] 2、将此颜色增强结构色涂层放置烘箱,100℃低温处理10分钟后从玻璃片上揭下来,即可获得层数不同的的颜色增强结构色薄膜,其中1ul、10ul、15ul、20ul、25ul的单分散聚苯乙烯微球乳液分别对应的是层数为1,8,19,28,38的颜色增强结构色涂层。
[0124] 3、对比:通过SEM来测量蛋白石结构的层数,测量不同层数的颜色增强结构色PS薄膜同一区域的光谱。
[0125] 图9为本实施例所得的颜色增强结构色薄膜的反射率变化以及对应的照片,可以看出,随着光子晶体结构的层数增加,颜色增强结构色薄膜的反射强度呈近似线性增加,与添加等量色素的无光子晶体结构的普通薄膜材料相比,有1层光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料有近4倍的颜色强度,有8层光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料有近9倍的颜色强度,有19层光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料有近20倍的颜色强度,有28层光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料有近27倍的颜色强度,有38层光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料有近33倍的颜色强度,其中颜色的增强倍数与光子晶体的蛋白石结构的层数近似呈线性关系。
[0126] 其中,本实施例所采用的色素(红色色素)并非个例,蚕丝蛋白溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0127] 实施例6
[0128] 浇注法制备具有多层反蛋白石结构的蚕丝蛋白薄膜:
[0129] 1、模板的制备:
[0130] 通过实施例2所述的方法制备粒径400nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,分别将0、30ul、60ul、90ul的400nm粒径的聚苯乙烯微球乳液铺满在平整的玻璃片(1cm*1cm)上,放入
40℃烘箱干燥。
[0131] 2、前驱体的填充与固化:
[0132] 通过实施例2所述的方法制备制备蚕丝蛋白溶液,固含量约为5%(w/v),作为基本材料,使用时用水稀释到2wt.%;将某一颜色色素溶液(2ul,0.5wt.%)与蚕丝蛋白溶液(100ul,0.5wt.%)混合均匀后,浇注到聚苯乙烯模板(1cm*1cm)中,室温静置一夜,待其自然干燥。
[0133] 3、模板的去除:
[0134] 将上述蚕丝蛋白溶液填充及固化后的样品浸入四氢呋喃中4h,再将薄膜从玻璃基底上揭下来,即得到所需的颜色增强结构色蚕丝蛋白薄膜,其中0、30ul、60ul、90ul的单分散聚苯乙烯微球分别对应的是反蛋白石结构层数为0,9,25,30的颜色增强结构色薄膜。
[0135] 4、对比:通过SEM来测量颜色增强结构色蚕丝蛋白薄膜的层数,测量不同层数的颜色增强结构色蚕丝蛋白薄膜同一区域的光谱。
[0136] 图10为本实施例所得的颜色增强结构色薄膜的光谱图以及对应的照片,可以看出,随着光子晶体结构的层数增加,颜色增强结构色薄膜的反射强度呈近似线性增加,与添加等量色素的无光子晶体结构的普通薄膜材料相比,有9层光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料有近10倍的颜色强度,有25层光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料有近30倍的颜色强度,有30层光子晶体结构的颜色增强结构色薄膜材料有近40倍的颜色强度,其中颜色的增强倍数与光子晶体的反蛋白石结构的层数近似呈线性关系。
[0137] 其中,本实施例所采用的色素(红色)并非个例,蚕丝蛋白溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0138] 实施例7
[0139] 选用聚苯乙烯微球(PS)作为胶体粒子,制备具有自动调节温度性能的蛋白石型光子晶体结构的涂料。
[0140] 红外线的波长范围为750nm-1000um,调整光子晶体的反射峰波长(反射峰波长与微球粒径的关系如实施例1中所述)使其落在红外线波长范围内,就能对红外线进行反射与阻挡,带来美观的同时也能自动调节光子晶体所附着的基质或产品的温度。
[0141] 该涂料的制备方法具体为:
[0142] 1、通过实施例1所述的无皂乳液聚合的方法(粒径范围为100nm-1000nm),制备粒径370nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,所添加的丙烯酸量为0.83mL,所添加的苯乙烯为38.5mL。
[0143] 2、分别将蓝色和黄色色素溶液(0.5wt.%)与聚苯乙烯微球乳液(体积比为0.02)混合均匀,超声分散均匀,即获得可自动调节温度的光子晶体涂料。
[0144] 3、将此涂料涂覆在玻璃片和烧杯外壁上,自然干燥即可获得涂层一次的可自动调节温度的光子晶体涂层。
[0145] 4、将此涂料涂覆在烧杯外壁和内壁上,自然干燥即可获得涂层两次的可自动调节温度的光子晶体涂层。
[0146] 5、进行温度测试:将水银温度计的温度测量端放置在带有光子晶体涂层的圆形烧杯内(杯口已密封),放在红外光照射下2min,同步记录温度测试结果。所用的红外光是欧普公司生产的欧普机制取暖泡(红外线机制)产生的波长不明的红外线,功率为275W,样品与光源距离为10厘米,照射角度约90°。
[0147] 6、对比:图11为依据步骤5的测试记录所作出的、具备光子晶体结构与不具备光子结构的材料在添加等量色素后的温度测试图和两种材料的光谱图对比。可以看出,在红外光照射2min内,参考物(无光子晶体结构的)的温度从30℃上升到55℃,而有着两次涂层的光子晶体结构的颜色增强结构色涂层材料的温度一直比参考物的温度低4~5℃,有一层涂层的光子晶体结构的颜色增强结构色涂层材料的温度一直比参考物的温度低2~3℃;右侧光谱图中蓝色实线为本实施例所得的自动调节温度涂层的反射光谱,黑色实线为无光子晶体结构的普通涂层的反射光谱,在近红外区自动调节温度涂层有较高的反射率,但是普通涂层对近红外光的反射率很低。
[0148] 结论:粒径为370nm的聚苯乙烯微球乳液经自组装后形成的蛋白石型光子晶体结构的反射峰波长(大约为880nm)恰好落在红外区(750nm-1000um),对红外线有很好的反射作用,具备自动调节温度作用。其中,本实施例所采用的色素(蓝色与黄色)并非个例,聚苯乙烯微球溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合,如果不掺入色素也可以达到自动调节温度的效果,美观方面不如前者。
[0149] 实施例8
[0150] 根据实施例7中所述的利用蛋白石型光子晶体结构对红外光有效反射来自动调节温度的结论,制备具有反蛋白石结构的可自动调节温度涂层:选用聚苯乙烯微球与蚕丝蛋白溶液直接混合作为原料,涂覆于基底上,待其自然干燥固化后,再用腐蚀液去除聚苯乙烯微球,制备具有反射红外线性能的反蛋白石型光子晶体结构的涂层。
[0151] 该涂料的制备方法具体为:
[0152] 1、通过实施例1所述的无皂乳液聚合的方法(粒径范围为100nm-1000nm),制备粒径450nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,所添加的丙烯酸为0.27mL,所添加的苯乙烯为38.5mL。
[0153] 2、根据实施例2所述的方法制备蚕丝蛋白溶液。
[0154] 3、分别将蓝色和黄色色素溶液(0.5wt.%)与聚苯乙烯微球乳液(2wt.%)、蚕丝蛋白溶液(2wt.%)按体积比3:150:50混合均匀,即获得可自动调节温度的涂料。
[0155] 4、将此涂料涂覆在玻璃片和烧杯外壁上,自然干燥固化后,在此涂料上涂上一层四氢呋喃溶液并用聚四氟乙烯薄膜盖住减少挥发,或者直接浸入四氢呋喃4h去除聚苯乙烯微球(后者模板去除更干净,最后得到的反蛋白石涂层反射效果更佳),获得一次涂层的反蛋白石型可自动调节温度的光子晶体涂层。
[0156] 5、将此涂料涂覆在烧杯外壁和内壁上,自然干燥固化后,在此涂料上涂上一层四氢呋喃溶液并用聚四氟乙烯薄膜盖住减少挥发,或者直接浸入四氢呋喃4h去除聚苯乙烯微球(后者模板去除更干净,最后得到的反蛋白石涂层反射效果更佳),获得两次涂层的反蛋白石型可自动调节温度的光子晶体涂层。
[0157] 6、进行温度测试:将水银温度计的温度测量端放置在带有光子晶体涂层的圆形烧杯内(杯口已密封),放在红外光照射下2min,同步记录温度测试结果。所用的红外光是欧普公司生产的欧普机制取暖泡(红外线机制)产生的波长不明的红外线,功率为275W,样品与光源距离为10厘米,照射角度约90°。
[0158] 7、对比:图12为依据步骤6的测试记录所作出的、具备光子晶体结构与不具备光子结构的材料在添加等量色素后的温度测试图和两种材料的光谱图对比。可以看出,在红外光照射2min内,参考物(无光子晶体结构的)的温度从29℃上升到58℃,而有着两次涂层的光子晶体结构的颜色增强结构色涂层材料的温度一直比参考物的温度低3~4.5℃,有着一层的光子晶体结构的颜色增强结构色涂层材料的温度一直比参考物的温度低1~2℃;右侧光谱图中蓝色实线为本实施例所得的自动调节温度涂层的反射光谱,黑色实线为无光子晶体结构的普通涂层的反射光谱,在近红外区自动调节温度涂层有较高的反射率,但是普通涂层对近红外光的反射率很低。
[0159] 结论:粒径为450nm的聚苯乙烯微球与蚕丝蛋白溶液混合后去除PS模板得到的反蛋白石型光子晶体结构的反射峰波长(大约为800~1000nm)恰好落在红外区(750nm-1000um),对红外线有很好的反射作用,具备自动调节温度作用。其中,本实施例所采用的色素(蓝色与黄色)并非个例,聚苯乙烯微球溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合,如果不掺入色素也可以达到自动调节温度的效果,美观方面不如前者。
[0160] 实施例9
[0161] 喷雾干燥法制备蛋白石型颜色增强结构色粉末
[0162] 实施例1中所述的具有蛋白石型光子晶体结构、且其添加的色素颜色与其结构色对应的涂料也可采用喷雾干燥法进行制备,获得的材料形态为粉末,步骤如下:
[0163] 1、通过无皂乳液聚合的方法(粒径范围为100nm-1000nm),制备粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,固含量约为10%(w/v),作为基础结构,使用时用水稀释到2wt.%。具体制备办法参考实施例1,对应添加4.33mL、3.33mL、2.00mL丙烯酸;
[0164] 2、将某一颜色色素溶液(0.5wt.%)与聚苯乙烯微球乳液(2wt.%,体积比为0.02)混合均匀,超声分散后待用,其中粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液对应添加紫色色素、绿色色素和红色色素;
[0165] 3、打开喷雾干燥机后设置喷雾干燥参数:进口温度150℃,出口温度80℃,蠕动泵蠕动速度400mL/hour,风机速度60Pa,然后打开风机和加热器进行预热15min,进出口温度达设置值时,打开空压机、通针、蠕动泵,调节喷雾压力0.25MPa,最后将经分散好后的混合溶液进行喷雾干燥,一分钟以内喷雾干燥完成,得到颜色增强光子晶体材料。
[0166] 图3(e)为本实施例所得的颜色增强结构色粉末的SEM图,可以看出,其为蛋白石型的光子晶体结构,微球排列有序均匀,近似呈面心立方排列结构。
[0167] 其中,本实施例所采用的色素(紫色、绿色、红色)并非个例,聚苯乙烯微球乳液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0168] 实施例10
[0169] 喷雾干燥法制备反蛋白石型颜色增强结构色粉末
[0170] 实施例9中所述的采用喷雾干燥法制备具有蛋白石型光子晶体结构、且其添加的色素颜色与其结构色对应的粉末,也可制备出反蛋白石结构的颜色增强结构色粉末,步骤如下:
[0171] 1、通过无皂乳液聚合的方法(粒径范围为100nm-1000nm),制备粒径250nm、320nm、400nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,固含量约为10%(w/v),作为模板结构,使用时用水稀释到2wt.%。具体制备办法参考实施例1,对应添加2.83mL、1.67mL、0.33mL丙烯酸;
[0172] 2、制备蚕丝蛋白溶液:从蚕茧获得蚕丝蛋白溶液,固含量约为5%(w/v)的制备,作为基本材料,使用时用水稀释到2wt.%,具体制备办法参考实施例2;
[0173] 3、一步法制备颜色增强结构色粉末原料:
[0174] 将某一颜色色素溶液(0.5wt.%)与聚苯乙烯微球乳液(2wt.%)、蚕丝蛋白溶液(2wt.%)按体积比3:150:50混合均匀,即获得颜色增强结构色涂料,其中粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液对应添加紫色色素、绿色色素和红色色素;打开喷雾干燥机后按照实施例9设置喷雾干燥参数,将经分散好后的混合溶液进行喷雾干燥,一分钟以内喷雾干燥完成,得到颜色增强结构色粉末原料。
[0175] 或者,两步法制备颜色增强结构色粉末原料:
[0176] 将某一颜色色素溶液(0.5wt.%)与蚕丝蛋白溶液(2wt.%,体积比为3:50)混合均匀待用;打开喷雾干燥机后按照实施例9设置喷雾干燥参数,将某一粒径的微球乳液进行喷雾干燥,一分钟以内喷雾干燥完成;将所得粉末放置100℃烘箱中10min,取出后待其自然冷却至室温时,投入到已掺入色素溶液的蚕丝蛋白溶液中静置1h后取出,其中粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液对应添加紫色色素、绿色色素和红色色素的蚕丝蛋白溶液,将湿润的粉末放置在聚四氟乙烯薄膜上室温水平静置一夜,待蚕丝蛋白溶液干燥固化后,即得到颜色增强结构色粉末原料。
[0177] 4、将此颜色增强结构色原料浸入四氢呋喃4h去除聚苯乙烯微球后取出,获得反蛋白石型颜色增强结构色粉末。
[0178] 图3(f)为本实施例所得的颜色增强结构色粉末的SEM图,可以看出,其为反蛋白石型的光子晶体结构,孔洞有序均匀,近似呈面心立方排列结构。
[0179] 其中,本实施例所采用的色素(紫色、绿色、红色)并非个例,蚕丝蛋白溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0180] 实施例11
[0181] 实施例1中所述的具有蛋白石型光子晶体结构、且其添加的色素颜色与其结构色对应的涂料也可采用提拉涂覆法/模板强制法进行制备,获得的材料形态为纤维,步骤如下:
[0182] 1、通过无皂乳液聚合的方法(粒径范围为100nm-1000nm),制备粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,固含量约为10%(w/v),作为基础结构,使用时用水稀释到2wt.%。具体制备办法参考实施例1,对应添加4.33mL、3.33mL、2.00mL丙烯酸;
[0183] 2、将某一颜色色素溶液(0.5wt.%)与聚苯乙烯微球乳液(2wt.%,体积比为0.02)混合均匀,超声分散后待用,其中粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液对应添加紫色色素、绿色色素和红色色素;
[0184] 3、采用提拉涂覆法:将干净的纤维原料浸入分散好后的混合溶液中,设置提拉速度3um/s,温度30℃-40℃,待提拉完成后静置一段时间取出,即得到颜色增强结构色纤维原料,最后将此颜色增强结构色纤维原料放置烘箱,100℃低温处理10分钟,即得到蛋白石型颜色增强结构色纤维材料。
[0185] 或者采用模板强制法:将经分散好后的混合溶液注射入0.3um的毛细玻璃管中,静置约一天后(也可静置于烘箱30℃-40℃一夜),待毛细管中微球溶液干燥固化后,即得到颜色增强结构色纤维原料,最后将此颜色增强结构色纤维原料放置烘箱,100℃低温处理10分钟,将毛细管弄碎,或者将纤维原料浸入稀氢氟酸中4h后取出,即得到蛋白石型颜色增强结构色纤维材料。
[0186] 图3(g-h)为本实施例采用提拉涂覆法所得的颜色增强结构色纤维的SEM图,可以看出,其为蛋白石型的光子晶体结构,微球排列有序均匀,近似呈面心立方排列结构。
[0187] 其中,本实施例所采用的色素(紫色、绿色、红色)并非个例,聚苯乙烯微球乳液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0188] 实施例12
[0189] 实施例11中所述的采用模板强制法制备具有蛋白石型光子晶体结构、且其添加的色素颜色与其结构色对应的纤维材料,也可制备出反蛋白石结构的颜色增强结构色纤维材料,步骤如下:
[0190] 1、通过无皂乳液聚合的方法(粒径范围为100nm-1000nm),制备粒径250nm、320nm、400nm的单分散聚苯乙烯微球乳液,固含量约为10%(w/v),作为模板结构,使用时用水稀释到2wt.%。具体制备办法参考实施例1,对应添加2.83mL、1.67mL、0.33mL丙烯酸;
[0191] 2、制备蚕丝蛋白溶液:从蚕茧获得蚕丝蛋白溶液,固含量约为5%(w/v)的制备,作为基本材料,使用时用水稀释到2wt.%,具体制备办法参考实施例2;
[0192] 3、一步法制备颜色增强结构色纤维原料:
[0193] 将某一颜色色素溶液(0.5wt.%)与聚苯乙烯微球乳液(2wt.%)、蚕丝蛋白溶液(2wt.%)按体积比3:150:50混合均匀,即获得颜色增强结构色涂料,其中粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液对应添加紫色色素、绿色色素和红色色素。
[0194] 采用提拉涂覆法:将干净的纤维原料浸入分散好后的混合溶液中,设置提拉速度3um/s,温度30℃-40℃,待提拉完成后静置一段时间取出,即得到颜色增强结构色纤维原料。
[0195] 或者采用模板强制法:将混合均匀后的混合溶液注射入0.3um的毛细玻璃管中,静置约一天后(也可静置于烘箱40℃一夜),待毛细管中微球溶液干燥固化后,即得到颜色增强结构色纤维原料。
[0196] 或者,两步法制备颜色增强结构色纤维原料:
[0197] 将某一颜色色素溶液(0.5wt.%)与蚕丝蛋白溶液(2wt.%,体积比为3:50)混合均匀待用;
[0198] 采用提拉涂覆法:将干净的纤维原料浸入分散好的某一粒径的微球乳液中,设置提拉速度3um/s,温度30℃-40℃,待提拉完成后静置一段时间后,再次浸入蚕丝蛋白与色素混合溶液中,其中粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液对应添加紫色色素、绿色色素和红色色素的蚕丝蛋白溶液,设置提拉速度3um/s,温度30℃-40℃,待提拉完成后静置一段时间,即得到颜色增强结构色纤维原料。
[0199] 或者采用模板强制法:将某一粒径的微球乳液注射入0.3um的毛细玻璃管中,静置约一天后(也可静置于烘箱30℃-40℃一夜),待毛细管中微球溶液干燥固化后,再将已掺入色素溶液的蚕丝蛋白溶液注射到毛细管中,其中粒径160nm、220nm、300nm的单分散聚苯乙烯微球乳液对应添加紫色色素、绿色色素和红色色素的蚕丝蛋白溶液,室温静置一夜,待蚕丝蛋白溶液干燥固化后,即得到颜色增强结构色纤维原料。
[0200] 4、模板的去除:
[0201] 将此颜色增强结构色纤维原料浸入四氢呋喃4h去除聚苯乙烯微球后取出,将毛细管弄碎,或者将纤维原料浸入稀氢氟酸中4h后取出,即得到反蛋白石型颜色增强结构色纤维材料。
[0202] 图3(i-j)为本实施例中采用模板强制法所得的颜色增强结构色纤维的SEM图,可以看出,其为反蛋白石型的光子晶体结构,孔洞有序均匀,近似呈面心立方排列结构。
[0203] 其中,本实施例所采用的色素(紫色、绿色、红色)并非个例,蚕丝蛋白溶液还可以与其他多种色素颜色进行融合。
[0204] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。