【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纺织纤维生态着色，尤其是指一种光子晶体结构色纤维及其制备方法。
技术介绍
1、颜色是纺织纤维的重要属性，常规的纺织纤维着色主要是通过染料对其上染而实现，其生色原理主要是通过染料对可见光的选择性吸收，所产生的颜色通常称为化学色或色素色。然而纺织纤维的染料染色过程通常会伴随着高污染和高能耗的问题，同时染料分子的发色基团在长时间的光照作用下易发生光化学变化，导致颜色发生褪色。与染料分子所产生的色素色不同，自然界中的一些生物会因其自身特有的周期性结构对光产生衍射、干涉或散射等物理光学作用而产生鲜艳的颜色，称之为物理色或结构色。光子晶体是目前研究最多的一种结构色材料，其最基本的特征是具有光子禁带，处于禁带区间内的入射光在光子晶体中被禁止传播而被选择性反射，从而产生鲜艳明亮的结构色。以胶体纳米微球为基元，通过胶体自组装是构建人造光子晶体结构的一种有效方式。在纺织品上构建光子晶体结构可赋予纺织品鲜艳明亮的结构色效果，是实现纺织品生态着色的新兴方式及重要途径。
2、纤维是纺织材料的一种重要形态，目前对纤维的结构生色主要是通过在现有纤维的表面构筑物理生色结构，如近年来国内外研究者相继开发了电泳沉积(acs macroletters 2.2(2013):116-120.)(cn103074757a)、表面涂覆(angewandte chemieinternational edition 54.12(2015):3630-3634.)、原子沉积(acs nano 11.10(2017):10330-10336.)等结构色纤维
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光子晶体结构色纤维及其制备方法。本专利技术的制备方法首先通过油包水乳化法制备sio2光子晶体结构色颜料，并将其以一定的比例分散于热塑性聚氨酯(tpu)中，通过湿法纺丝实现光子晶体结构色纤维的连续化制备。
2、本专利技术第一个目的在于提供一种光子晶体结构色纤维的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)利用sio2纳米微球、黑色吸光剂和水混合，得到sio2胶体分散液；
4、(2)将步骤(1)中所得sio2胶体分散液与含亲油型表面活性剂的油相溶液进行混合乳化，形成油包水乳液液滴；所述混合溶液包括亲油型表面活性剂和油相溶剂；
5、(3)将步骤(2)中所得油包水乳液液滴进行烘干，使得液滴内的sio2纳米微球在溶剂挥发的过程中结晶组装，形成sio2光子晶体结构色颜料；
6、(4)将步骤(3)中所得sio2光子晶体结构色颜料与tpu溶液混合，得到纺丝液，纺丝得到光子晶体结构色纤维。
7、在本专利技术的一个实施例中，步骤(1)中，至少满足以下条件中的一种或多种：
8、所述的sio2胶体分散液中，sio2纳米微球的质量分数为50～70wt％，黑色吸光剂的质量分数为0.1～1％，余量为去离子水；
9、所述sio2纳米微球的粒径为200～350nm，球形度良好；
10、所述sio2纳米微球的单分散指数小于0.08。
11、所述黑色吸光剂选自纳米炭黑、黑色染料、石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。
12、在本专利技术的一个实施例中，素数黑色染料选自活性黑rhh、活性黑kn-b、直接黑168、分散黑s-3bl和分散黑eco300中的一种或多种。
13、在本专利技术的一个实施例中，步骤(1)中，所述sio2纳米微球用量为50～70wt％、黑色吸光剂的用量为0.1～1％，余量为水；
14、还包括对混合后所得混合液进行超声处理。
15、在本专利技术的一个实施例中，步骤(2)中，所述亲油型表面活性剂选自司盘80、司盘20、吐温20和吐温60中的一种或多种；
16、所述油相溶液的溶剂选自十六烷、全氟油和二甲基硅油中的一种或多种；所述亲油型表面活性剂的用量相对于油相溶液的溶剂的用量的2～10wt％。
17、在本专利技术的一个实施例中，步骤(2)中，所述sio2胶体分散液与油相溶液的溶剂的体积比为1:50-1:10。
18、在本专利技术的一个实施例中，步骤(2)中，混合的过程采用机械搅拌，搅拌速度为60～300rpm。
19、在本专利技术的一个实施例中，步骤(3)中，烘干温度为40～80℃。
20、在本专利技术的一个实施例中，步骤(4)中，tpu溶液的浓度为15～30wt％。
21、在本专利技术的一个实施例中，步骤(4)中，sio2光子晶体结构色颜料与tpu溶液的质量比为1:20～1:5。
22、在本专利技术的一个实施例中，步骤(4)中，得到纺丝液后通过喷丝口注射入凝固浴中得到光子晶体结构色纤维。
23、本专利技术第二个目的在于提供一种光子晶体结构色纤维，由上述制备方法所得。
24、本专利技术所提供的光子晶体结构色纤维的制备方法，首先将纳米级胶体微球组装成微米级光子晶体颜料，再将光子晶体颜料作为中间体，通过传统的湿法纺丝可直接连续化制备光子晶体结构色纤维，避免了传统结构色纤维制备方法(如静电自组装、表面涂敷或原子沉积等)中胶体纳米微球在纤维成形时的组装与结晶过程；同时由于生色结构被包埋于聚合物纤维内部，赋予了光子晶体生色结构较高的稳定性。该方法解决结构色纤维制备难以连续化制备、耗时长及色牢度差的难题，具有操作简单、成本低廉、可连续化制备等特点。
25、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
26、1.本专利技术通过乳化形成胶体微球液滴，使得微球在液滴中随着溶剂的挥发有序堆积组装形成微米级光子晶体颜料；通过纳米微球的尺寸的调节，可得到不同色相的结构色颜料(随着纳米微球粒径由200nm逐渐增大至350nm，所得结构色颜料的色相由紫色短波长向红色的长波长方向变化)；通过在组装体系中引入纳米炭黑，可对光子禁带外的散射光进行有效吸收，可有效提升颜料的色彩饱和度。
27、2.本专利技术通过将色彩鲜艳的光子晶体颜料分散于tpu纺丝液中，采用湿法纺丝可直接实现光子晶体结构色纤维的连续化制备，该方法类似于常规有色纤维制备的原液着色方式，具有操作简单，成本低廉等特点。
28、3.本专利技术通过将乳液模板法制备的组装结构包埋在聚合物纤维的内部，大大提升了纤维上光子晶体生色结构的稳定性，使得所制备的结构色纤维具有高色牢度。
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1.一种光子晶体结构色纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，至少满足以下条件中的一种或多种：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述SiO2纳米微球用量为50～70wt％、黑色吸光剂的用量为0.1～1％，余量为水；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述亲油型表面活性剂选自司盘80、司盘20、吐温20和吐温60中的一种或多种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述SiO2胶体分散液与油相溶液的溶剂的体积比为1:50-1:10。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，混合的过程采用机械搅拌，搅拌速度为60～300rpm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，烘干温度为40～80℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，TPU溶液的浓度为15～30wt％。
9.根据权利要求1所
10.一种光子晶体结构色纤维，其特征在于，由权利要求1-9中任一项制备方法所得。
...【技术特征摘要】
1.一种光子晶体结构色纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，至少满足以下条件中的一种或多种：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述sio2纳米微球用量为50～70wt％、黑色吸光剂的用量为0.1～1％，余量为水；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述亲油型表面活性剂选自司盘80、司盘20、吐温20和吐温60中的一种或多种；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述sio2胶体分散液与油相溶液的溶剂的体...
【专利技术属性】
技术研发人员：李义臣，曹洪发，张克勤，胡建臣，
申请(专利权)人：浙江理工大学桐乡研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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