一种二氧化硅基光子晶体墨水、颜料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二氧化硅基光子晶体墨水、颜料及其制备方法，该方法以正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，氨水为催化剂，可控制备单分散性较好的二氧化硅粒子。对于二氧化硅基光子晶体墨水，先将炭黑与二氧化硅悬浮液共混并充分超声分散，用蘸水笔直接书写在玻片等基材上，经重力沉积自组装快速显现图案。对于二氧化硅基光子晶体颜料，通过将二氧化硅微球悬浮液与表面活性剂、炭黑共混，经重力沉积自组装在培养皿中或玻璃片上，并采用水性树脂进行封装制得。由于二氧化硅环保无污染，且结构色性质稳定，不易褪色，在环保墨水、印刷包装、装饰领域有较好的应用前景。饰领域有较好的应用前景。饰领域有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅基光子晶体墨水、颜料及其制备方法


[0001]本专利技术属于环保墨水制备的
，涉及一种二氧化硅基光子晶体墨水、颜料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纳米材料由于其具有的小尺寸效应，表现出独特的物理化学和光学性能，在过去十年中得到了迅速发展，在各领域发挥着巨大的应用潜力。随着人们生活水平与需求的不断提高，对产品包装的绿色环保要求也越来越高。结构色是物体在亚显微结构上，因自身结构特性产生的一种光学效果，具有清洁环保、永不褪色、颜色可控等特点。
[0003]近年来，传统的色素色因难以降解、具有化学污染等缺点，难以满足消费者对绿色环保的需求，而结构色材料因其环保优势在电子器件、光学器件、印刷包装材料等领域受到广泛关注。其中，二氧化硅光子晶体原料易得，制备工艺简单，在印刷包装领域具有广阔的应用前景。现有研究显示，二氧化硅基光子晶体结构色仍存在色彩饱和度较低的问题，因此需要添加吸光材料增强饱和度。另外，纳米二氧化硅光子晶体用作颜料时，其组装结构溶剂体系破坏而使结构色消失，因此需要对其有序结构进行保护。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种二氧化硅基光子晶体墨水、颜料及其制备方法，以解决现有技术中二氧化硅基光子晶体结构色色彩饱和度较低，纳米二氧化硅光子晶体用作颜料时，组装结构的溶剂体系容易破坏而使得结构色消失的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种二氧化硅基光子晶体墨水，所述二氧化硅基光子晶体墨水由二氧化硅微球悬浮液和炭黑组成，所述炭黑在墨水中的质量分数为0.1％
‑
0.3％。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：
[0008]优选的，所述二氧化硅微球悬浮液中溶剂为无水乙醇，溶质为二氧化硅微球。
[0009]优选的，二氧化硅微球在二氧化硅微球悬浮液中的质量分数为6％
‑
15％
[0010]优选的，所述二氧化硅微球悬浮液中二氧化硅微球的粒径为180
‑
350nm。
[0011]优选的，所述二氧化硅基光子墨水在基体上经重力沉积自组装获得结构色图案，所述基体为纸张或玻璃片。
[0012]一种二氧化硅基光子晶体墨水的制备方法，将二氧化硅微球置于无水乙醇中，获得二氧化硅微球悬浊液，将炭黑置于二氧化硅微球悬浊液中，获得二二氧化硅基光子晶体墨水。
[0013]一种二氧化硅基光子晶体颜料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]步骤1，在权利要求1所述的光子晶体墨水中加入表面活性剂，所述表面活性剂在光子晶体颜料中的质量分数为0.3％
‑
1.3％，所述获得共混溶液F；
[0015]步骤2，共混溶液F通过重力沉积自组装得到二氧化硅基光子晶体，将二氧化硅基晶体研磨粉碎后获得光子晶体粉末；
[0016]步骤3，混合水性树脂和去离子水，磁力搅拌后获得种子溶液G；
[0017]步骤4，将种子溶液G喷涂或滴加到光子晶体粉末中，烘干后成膜，将膜研磨后获得二氧化硅光子晶体颜料。
[0018]优选的，步骤3中，所述种子溶液G为水性树脂和去离子水按照体积比(2
‑
6)：(15
‑
20)混合制成；所述二氧化硅微球悬浮液中，二氧化硅微球的质量分数为0.3％
‑
0.6％。
[0019]优选的，步骤4中，烘干温度为40
‑
70℃，烘干时间为5h；所述水性树脂为水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂或水性丙烯酸树脂；所述表面活性剂为PVP或六偏磷酸钠或者是二者的混合物。
[0020]一种通过上述制备方法制得的二氧化硅基光子晶体颜料，所述二氧化硅光子晶体粉末被固化的水性树脂包裹。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术还公开了一种二氧化硅基光子晶体墨水，该墨水通过将二氧化硅微球悬浮液与炭黑共混重力沉积自组装在纸张或玻璃片上，炭黑的加入使墨水色彩饱和度得到显著提升。二氧化硅作为绿色环保材料，其光子晶体墨水具有良好的环保性，在印刷包装、装饰等多领域都有广阔的应用前景。
[0023]本专利技术公开了一种二氧化硅基光子晶体墨水的制备方法，该方法原料易得、工艺简单、价格低廉、易于大量生产。以正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，氨水为催化剂，生成单分散性较好的二氧化硅粒子。整个制备方法反应条件温和、易于控制，采用多步滴加法，可控制备单一粒径的二氧化硅微球。首先将炭黑与二氧化硅悬浮液共混、充分超声分散，然后用蘸水笔直接书写在玻片等基材上，经重力沉积自组装快速显现不同颜色的图案。该过程通过加入表面活性剂以及超声处理等方式，解决了二氧化硅分布不均的问题，增强了二氧化硅光子晶体图案色彩饱和度。由于二氧化硅环保无污染，且结构色性质稳定，不易褪色，在环保墨水、印刷包装、装饰领域有较好的应用前景。
[0024]本专利技术公开了一种二氧化硅基光子晶体颜料的制备方法，该方法原料易得、工艺简单、价格低廉、易于大量生产，以正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，氨水为催化剂，生成单分散性较好的二氧化硅粒子。整个制备方法反应条件温和、易于控制。采用多步滴加法，可控制备粒径均一的二氧化硅微球。采用表面活性剂、炭黑与二氧化硅悬浮液共混的溶液进行重力沉积自组装，增强了二氧化硅微球在水相中的分散性以及二氧化硅成膜的均匀性、色彩饱和度。采用水性树脂对光子晶体进行封装，对二氧化硅光子晶体结构进行保护，光子晶体在溶液中仍能保持结构不变，结构色不被破坏。采用炭黑与二氧化硅悬浮液共混的溶液进行重力沉积自组装成膜，增强了二氧化硅光子晶体结构色彩饱和度，由于高浓度二氧化硅溶液蒸发干燥速度较快，可作为墨水直接书写，且快速蒸发形成图案。
[0025]本专利技术还公开了一种二氧化硅基光子晶体颜料，该颜料通过将二氧化硅微球悬浮液与表面活性剂、炭黑共混重力沉积自组装在培养皿中或玻璃片，并采用水性树脂进行封装制得，由于加入了表面活性剂、炭黑，该不同粒径的二氧化硅微球呈球状，在水相中的分散性良好，结构色彩较鲜艳。得益于树脂的封装效果，二氧化硅光子晶体结构可以在溶液体系中不被破坏。在印刷包装材料、装饰等多领域都有广阔的应用前景。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1制备的二氧化硅的扫描电镜图；
[0027]图2为本专利技术实施例1制备的二氧化硅光子晶体的扫描电镜图和墨水直接书写的光子晶体光学图；其中，(a)图为二氧化硅光子晶体的扫描电镜图；(b)图为墨水直接书写的光子晶体光学图；
[0028]图3为本专利技术实施例2制备的二氧化硅光子晶体的扫描电镜图和墨水直接书写的光子晶体光学图；其中，(a)图为二氧化硅光子晶体的扫描电镜图；(b)图为墨水直接书写的光子晶体光学图；
[0029]图4为本专利技术实施例3制备的二氧化硅光子晶体的扫描电镜图和墨水直接书写的光子晶体光学图；其中，(a)图为二氧化硅光子晶体的扫描电镜图；(b本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅基光子晶体墨水，其特征在于，所述二氧化硅基光子晶体墨水由二氧化硅微球悬浮液和炭黑组成，所述炭黑在墨水中的质量分数为0.1％
‑
0.3％。2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅基光子晶体墨水，其特征在于，所述二氧化硅微球悬浮液中溶剂为无水乙醇，溶质为二氧化硅微球。3.根据权利要求2所述的一种二氧化硅基光子晶体墨水，其特征在于，二氧化硅微球在二氧化硅微球悬浮液中的质量分数为6％
‑
15％。4.根据权利要求1所述的一种二氧化硅基光子晶体墨水，其特征在于，所述二氧化硅微球悬浮液中二氧化硅微球的粒径为180
‑
350nm。5.根据权利要求1所述的一种二氧化硅基光子晶体墨水，其特征在于，所述二氧化硅基光子晶体墨水在基体上经重力沉积自组装获得结构色图案，所述基体为纸张或玻璃片。6.一种二氧化硅基光子晶体墨水的制备方法，其特征在于，将二氧化硅微球置于无水乙醇中，获得二氧化硅微球悬浊液，将炭黑置于二氧化硅微球悬浊液中，获得二二氧化硅基光子晶体墨水。7.一种二氧化硅基光子晶体颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在权利要求1所述的光子晶体墨水中加入表面活性剂，所述表面活性剂在光子晶体颜料中的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟聪聪，许馨，屈盼盼，线佳荣，张丹洁，张素风，任蒋雪，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：