一种聚多巴胺结构色膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，涉及聚多巴胺结构色膜技术领域；是以织物为底物，多巴胺‑三羟甲基氨基甲烷为缓冲试剂，将多巴胺聚合于织物表面，形成结构色；通过注入一定浓度的P(GMA‑co‑PEGMA)溶液为粘合剂，提升了聚多巴胺结构色膜的牢度和表面的平整性；通过控制反应时间和织物浸入角度，提升结构色膜的色彩性，有利于结构色在纺织行业的推广。

A preparation method of polydopamine structured color film

【技术实现步骤摘要】
一种聚多巴胺结构色膜的制备方法
本专利技术涉及聚多巴胺结构色膜
，特别是指一种聚多巴胺结构色膜的制备方法。
技术介绍
印染是提升服装及家纺产品档次和附加值的关键行业，在纺织产业链条中占据着不可替代的位置。然而，印染废水对环境的影响，限制了纺织行业的发展。为了响应国家节能减排的政策要求，印染行业近几年都在采用一些清洁的前处理、染色、印花机回收技术。比如生物酶前处理、小浴比染色技术、数码喷墨印花技术以及冷凝水及冷却水回收技术等，这些清洁生产技术的推广应用，不仅极大减少了污染物的排放，还更加有效地提升了纺织印染行业清洁生产的水平。然而，无法摆脱化学染料染色及染色废水的排放。结构色具有高亮度、高饱和度、色彩艳丽、耐日晒、不易褪色、对人体和环境友好等优点，是一种无污染的仿生色。在纺织品上构建仿生结构色，不仅有望获得灵动多变、栩栩如生的着色效果，极大地提升纺织品的色彩质量，更为重要的是，可以解决纺织印染的严重污染问题。申请人研究发现：目前以聚多巴胺作为涂层制备的结构色，普遍存在结构色膜易开裂、色牢度差的缺点及色彩单一的不足，限制了聚多巴胺结构色膜在纺织行业及相关行业的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的，在于提出一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，以解决现有技术中聚多巴胺结构色膜易开裂、色牢度差的缺点及色彩单一的问题。基于上述目的，本专利技术提供的一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)缓冲液配制：将多巴胺盐酸盐粉末和三羟甲基氨基甲烷加入去离子水中，并用稀盐酸调节pH至8～8.7，得多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液；2)结构色膜的制备：将织物平铺或倾斜浸入多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，使多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液完全覆盖织物表面，在40～60℃反应，待反应生成所需颜色时，向反应液中注入P(GMA-co-PEGMA)粘合剂溶液，继续反应2～5h，除去剩余液体，并对织物进行干燥。可选的，所述织物平铺浸入时，制备的结构色膜为“三明治”结构，所述“三明治”结构表层为聚多巴胺保护膜层，中层聚多巴胺结构色层，底层为织物基底层。可选的，所述织物倾斜浸入时，倾斜角度为5～45℃，制备的结构色膜为多彩渐变色。可选的，所述多巴胺盐酸盐粉末与所述三羟甲基氨基甲烷的质量比为1.5～6.5:1，所述多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液的浓度为0.01～0.035mol/L。可选的，所述P(GMA-co-PEGMA)粘合剂溶液的质量分数为0.8～1.3％。可选的，所述P(GMA-co-PEGMA)溶液与所述多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液的体积比为1:20～40。可选的，所述P(GMA-co-PEGMA)溶液是采用溶液聚合法制备而成，且PEGMA(聚乙二醇甲基丙烯酸酯)和GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)质量比为0.5～10.5：1。可选的，所述干燥的温度为45～55℃。可选的，所述除去剩余液体采用抽吸的方式出去，抽吸速率为0.5～4.5mL/min。可选的，所述待反应生成所需颜色的反应时间为12～60h。从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，是以织物为底物，三羟甲基氨基甲烷为缓冲试剂，利用多巴胺的自聚成膜性能，将多巴胺聚合于织物表面，形成结构色。由于多巴胺在静置自聚过程中溶液的表面和内部含氧浓度不同，导致PDA结构色膜表层和内部聚合速度不同，因而在表层和内部生成不同粒径的PDA微粒，在光入射时，不同粒径的PDA微粒的折射、反射不同，从而使制备的结构色膜具有双重折射、反射性能，提高结构色膜的色彩丰富度；同时在PDA聚合过程中，注入一定浓度的P(GMA-co-PEGMA)溶液粘合剂，有利于结构色膜与织物纤维上的官能团发生反应，生成具有交联结构的固化物，提高牢度；同时P(GMA-co-PEGMA)聚合物为两亲结构，可降低表面张力，防止结构色膜的开裂。附图说明图1为本专利技术实施例平铺结构色膜织物的反射率曲线图；图2为本专利技术实施例平铺不同反应时间织物结构色变化；图3为本专利技术实施例平铺聚多巴胺结构色膜的“三明治”结构示意图；图4为本专利技术实施例平铺聚多巴胺结构色膜的“三明治”结构SEM图；图5为本专利技术实施例聚多巴胺结构色膜的色牢度测试示意图；图6为不同平铺制备方法聚多巴胺结构色层的SEM图；图7为不同平铺制备方法的聚多巴胺结构色膜的SEM图；图8为本专利技术实施例倾斜浸入的结构色膜织物的渐变色和对应的反射率曲线图。a-金黄色(反应12h)，b-褐色(反应24h)，c-蓝色(反应48h)，d-绿色(反应60h)，e、g-现有技术中，f、h-本专利技术实施例，1-织物基底层，2-聚多巴胺结构色层，3-聚多巴胺保护膜层。具体实施方式下面通过对实施例的描述，本专利技术的具体实施方式如所涉及的制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。解决现有技术中聚多巴胺结构色膜易开裂、色牢度差的缺点及色彩单一的问题，本专利技术实施例提供的一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，包括如下步骤：1)缓冲液配制：将多巴胺盐酸盐粉末和三羟甲基氨基甲烷加入去离子水中，并用稀盐酸调节pH至8～8.7，得多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液；2)结构色膜的制备：将织物平铺或倾斜浸入多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，使多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液完全覆盖织物表面，在40～60℃反应，待反应生成所需颜色时，向反应液中注入P(GMA-co-PEGMA)粘合剂溶液，继续反应2～5h，除去剩余液体，并对织物进行干燥。以织物为底物，三羟甲基氨基甲烷为缓冲试剂，利用多巴胺的自聚成膜性能，将多巴胺聚合于织物表面，形成结构色。由于多巴胺在静置自聚过程中溶液的表面和内部含氧浓度不同，导致PDA结构色膜表层和内部聚合速度不同，因而在表层和内部生成不同粒径的PDA微粒，在光入射时，不同粒径的PDA微粒的折射、反射不同，从而使制备的结构色膜具有双重折射、反射性能，提高结构色膜的色彩丰富度。同时在PDA聚合过程中，注入一定浓度的P(GMA-co-PEGMA)溶液粘合剂，有利于结构色膜与织物纤维上的官能团发生反应，生成具有交联结构的固化物，提高牢度，同时P(GMA-co-PEGMA)聚合物为两亲结构，可降低表面张力，防止结构色膜的开裂。在一些可选实施例中，本专利技术实施例1的一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，具体包括如下步骤：1)缓冲液配制：将0.38g多巴胺盐酸盐粉末和0.121g三羟甲基氨基甲烷(后简称Tris)加入到90mL的去离子水中，并用稀盐酸调节其pH值至8.5，然后定容至100mL，配制成浓度为0.02mol/L的多巴胺-Tris缓冲溶液；2)结构色膜的制备：剪取直径为8cm左右的棉织物平铺置于直径为9cm的培养皿底部，向其中加入30mL多巴胺-Tris缓冲溶液，使多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液完全覆盖织物表面，将培养皿加盖后水平放置在50℃恒温烘箱中反应，待反应12时，利用注射器将注射器针头小心的插入聚多巴胺膜内，并注射1mL质量分数为1％的P(GMA-co-PEGMA)溶液，继续反应3h，用注射器以抽吸速率为2.5mL/min抽取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)缓冲液配制：将多巴胺盐酸盐粉末和三羟甲基氨基甲烷加入去离子水中，并用稀盐酸调节pH至8～8.7，得多巴胺‑三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液；2)结构色膜的制备：将织物平铺或倾斜浸入多巴胺‑三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，使多巴胺‑三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液完全覆盖织物表面，在40～60℃反应，待反应生成所需颜色时，向反应液中注入P(GMA‑co‑PEGMA)粘合剂溶液，继续反应2～5h，除去剩余液体，并对织物进行干燥。

【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺结构色膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)缓冲液配制：将多巴胺盐酸盐粉末和三羟甲基氨基甲烷加入去离子水中，并用稀盐酸调节pH至8～8.7，得多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液；2)结构色膜的制备：将织物平铺或倾斜浸入多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液中，使多巴胺-三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液完全覆盖织物表面，在40～60℃反应，待反应生成所需颜色时，向反应液中注入P(GMA-co-PEGMA)粘合剂溶液，继续反应2～5h，除去剩余液体，并对织物进行干燥。2.根据权利要求1所述的聚多巴胺结构色膜的制备方法，其特征在于，所述织物平铺浸入时，制备的结构色膜为“三明治”结构，所述“三明治”结构表层为聚多巴胺保护膜层，中层聚多巴胺结构色层，底层为织物基底层。3.根据权利要求1所述的聚多巴胺结构色膜的制备方法，其特征在于，所述织物倾斜浸入时，倾斜角度为5～45℃，制备的结构色膜为多彩渐变色。4.根据权利要求1所述的聚多巴胺结构色膜的制备方法，其特征在于，所述多巴胺盐酸盐粉末与所述三羟甲基氨基甲烷的质量比为1.5～6.5:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新华，郑宏亮，方寅春，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34