一种喷墨印花技术制备图案化光子晶体结构生色织物的方法技术

本发明专利技术涉及一种光子晶体结构生色织物的制备方法，特别涉及一种喷墨印花技术制备图案化光子晶体结构生色织物的方法，属于印染技术领域。该方法包括以下步骤：S1、配制用于喷墨印花结构生色的纳米微球墨水，S2、织物的表面改性：在织物表面涂覆特种高分子聚合物，加热固化成膜，得到表面带有特种高分子层的织物；S3、使用注射器将纳米微球墨水注入墨盒中，在S2得到的织物带有特种高分子层的表面按图形进行定位喷墨印花；S4、将喷墨印花后的织物加热处理，完成纳米微球的组装、高分子层界面分子的活化和迁移、光子晶体的稳定固化，得到图案化光子晶体结构生色织物。光子晶体结构生色织物。光子晶体结构生色织物。

【技术实现步骤摘要】
一种喷墨印花技术制备图案化光子晶体结构生色织物的方法


[0001]本专利技术涉及一种光子晶体结构生色织物的制备方法，特别涉及一种喷墨印花技术制备图案化光子晶体结构生色织物的方法，属于印染


技术介绍

[0002]光子晶体(PC)是由不同折光指数的物质在空间周期性排列而成的材料。由于光子晶体的特殊周期性结构使其具有独特的光学可调控性，能产生鲜艳明亮的结构色效果，并通常具有虹彩效果(颜色随观察角度的变化而变化)。光子晶体结构生色纺织品的制备对于纺织品生态着色、时尚纺织品开发和智能纺织品开发具有重要意义。图案化光子晶体结构生色纺织品因具有独特的花纹显示，使其在传感、检测、防伪、时尚纺织等众多领域具有更大的发展前景，因此纺织品光子晶体图案化技术的研究和开发具有更为重要的意义。
[0003]目前光子晶体图案化技术主要有：光学刻蚀技术、模板复制技术及喷墨打印技术等。其中光学刻蚀技术与模板复制技术虽是现今较为成熟的光子晶体图案化技术，但由于光学刻蚀技术需要昂贵精细的设备，模板组件复制技术实现的图案较为单一，从而限制了图案化光子晶体的应用范围。喷墨打印技术则可克服上述缺点，无需掩模或者模具就能制备光子晶体结构生色图案，且图案多样化、制备简便、成本较低。因此，喷墨打印技术制备图案化光子晶体结构生色织物具有广阔的应用前景。
[0004]喷墨打印制备图案化光子晶体的方法通常是以胶体纳米微球“墨水”代替常规的染料或颜料墨水，把墨水打印到基材上后再通过一定温度和湿度条件下的处理，使纳米微球自组装成光子晶体结构，产生结构生色图案。Shao等人利用喷印法在织物表面构建图案化光子晶体，他们应用1～10vol％P(St
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MAA)胶体微球分散液作为喷印墨水，通过添加甲酰胺抑制“咖啡环”，所印制的图案显示出较高的轮廓清晰度和块面均匀性，但因为所用纳米微球浓度较低，所制备的样品颜色饱和度较低，虹彩效应不明显(Liu G J，Zhou L，Zhang G Q，et al.Fabrication of patterned photonic crystals with brilliant structural colors on fabric substrates using ink
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jet printing technology[J]Mater.Design，2016，114：10
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17，CN201410039672.3)。Gu等在柔性基底上喷墨打印介孔氧化硅纳米微球墨水，开发了一种具有响应性图案，但制备介孔氧化硅纳米微球过程复杂，不适用于宏量制备图案化光子晶体(Bai L，Xie Z，Wang W，et al.Bio
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inspired vapor
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responsive colloidal photonic crystal patterns by inkjet printing.[J].ACS Nano，2014，8(11)：11094.)。
[0005]目前虽有较多文献已报道了采用数码喷印技术制备图案化光子晶体，但是鲜有报道关于该技术的工业化应用。喷头易堵塞是阻碍该技术实际应用的主要问题。自组装是胶体微球的自发倾向，它像一把双刃剑，既是构建光子晶体的源动力，也是造成微球聚集导致喷头堵塞的内在原因。在喷印间歇时，位于喷头处、管路内的微球分散液随着水分蒸发会逐渐组装/聚集而形成尺寸较大的固态颗粒，堵塞喷头。在所报道的工作中多采用较低固含量的纳米微球分散液作为喷印墨水，这是因为高固含量的微球墨水更容易产生微球聚集而堵
塞喷头。但是低固含量的微球墨水所打印形成的结构色图案的颜色饱和度和亮度都较差，且往往无虹彩效应，这是因为较少的纳米微球难以组装成结构完善的光子晶体，所形成的光子晶体的堆叠层数和规整性都不足。而且，低固含量的微球墨水也不能从根本上解决喷头堵塞问题，只是延缓堵塞而已，随着打印时间的延长，依然会累积堵塞。此外，应用喷墨打印制备的图案化光子晶体通常缺乏足够的牢度，这是由于光子晶体层中的微球
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微球之间以及整个光子晶体层与基底间缺乏强的结合力。在墨水体系中引入粘合剂是最为直接且简便的提高光子晶体层结构稳定性的有效方法，也是常规颜料喷墨印花为提高色牢度所常用的方法，但此方法因高分子粘合剂的存在而更易造成喷头堵塞，且较多的粘合剂大分子也会干扰纳米微球的自组装，以致光子晶体结构色的颜色饱和度降低。因此，开发一种可流畅、连续的喷印技术制备高结构稳定型图案化光子晶体结构生色织物的方法，对纺织品仿生着色领域的实际应用具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种可流畅、连续的喷墨印花技术制备图案化光子晶体结构生色织物的方法，该方法可连续、流畅地在织物上印制高颜色饱和度和高结构稳定性的光子晶体结构生色图案，且不发生喷头堵塞现象。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种喷墨印花技术制备图案化光子晶体结构生色织物的方法，该方法包括以下步骤：
[0009]S1、配制用于喷墨印花结构生色的纳米微球墨水，该纳米微球墨水以重量百分比计的组成为：
[0010]纳米微球15
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25％，
[0011]黑色素2
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10％，
[0012]防膜裂剂2
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10％，
[0013]保湿剂5
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10％，
[0014]分散剂0.1
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1％，
[0015]余量为水；
[0016]上述组分混合后用3000
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4000目的不锈钢滤网过滤；
[0017]所述纳米微球选自有机高分子聚合物聚苯乙烯(PS)纳米微球、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米微球、聚苯乙烯@聚多巴胺(PS@PDA)、聚苯乙烯@二氧化硅(PS@SiO2)、聚(苯乙烯
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丙烯酸羟乙酯)(P(St
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HEA))、聚(苯乙烯
‑
甲基丙烯酸甲酯)(P(St
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MMA))、聚(苯乙烯
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甲基丙烯酸)(P(St
‑
MAA))或无机二氧化硅(SiO2)纳米微球中一种；
[0018]S2、织物的表面改性：在织物表面涂覆特种高分子聚合物，涂覆量为10
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20克/平米(干重)，加热固化成膜，得到表面带有特种高分子层的织物；
[0019]所述特种高分子聚合物为软段硬段共聚型聚氨酯类高分子聚合物，或者软段硬段共聚型聚丙烯酸类高分子聚合物；
[0020]S3、使用注射器将纳米微球墨水注入墨盒中，在S2得到的织物带有特种高分子层的表面按图形进行定位喷墨印花；
[0021]S4、将喷墨印花后的织物加热处理，完成纳米微球的组装、高分子层界面分子的活
化和迁移、光子晶体的稳定固化，得到图案化光子晶体结构生色织物。
[0022]本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喷墨印花技术制备图案化光子晶体结构生色织物的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：S1、配制用于喷墨印花结构生色的纳米微球墨水，该纳米微球墨水以重量百分比计的组成为：纳米微球15
‑
25％，黑色素2
‑
10％，防膜裂剂2
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10％，保湿剂5
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10％，分散剂0.1
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1.0％，余量为水；上述组分混合后用3000
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4000目的不锈钢滤网过滤；所述纳米微球选自有机高分子聚合物聚苯乙烯(PS)纳米微球、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米微球、聚苯乙烯@聚多巴胺(PS@PDA)、聚苯乙烯@二氧化硅(PS@SiO2)、聚(苯乙烯
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丙烯酸羟乙酯)(P(St
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HEA))、聚(苯乙烯
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甲基丙烯酸甲酯)(P(St
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MMA))、聚(苯乙烯
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甲基丙烯酸)(P(St
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MAA))或无机二氧化硅(SiO2)纳米微球中一种；S2、织物的表面改性：在织物表面涂覆特种高分子聚合物，涂覆量为10
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20克/平米(干重)，加热固化成膜，得到表面带有特种高分子层的织物；所述特种高分子聚合物为软段硬段共聚型聚氨酯类高分子聚合物，或者软段硬段共聚型聚丙烯酸类高分子聚合物；S3、使用注射器将纳米微球墨水注入墨盒中，在S2得到的织物带有特种高分子层的表面按图形进行定位喷墨印花；S4、将喷墨印花后的织物加热处理，完成纳米微球的组装、高分子层界面分子的活化和迁移、光子晶体的稳定固化，得到图案化光子晶体结构生色织物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：用于喷墨印花的喷墨印花机上设置保湿装置，所述的保湿装置为盛装保湿剂的盒状装置，喷印结束后喷嘴须接触保湿剂液面并略浸入液面下0.1min
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1.0mm，以隔绝空气。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵建中，王晓辉，郑剑勇，黄海东，李新阳，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：