[發(fā)明專利]基于烏賊墨汁的可調(diào)無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色顏料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410194894.2
• 申請(qǐng)日: 2014-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN103965699A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亞峰;石磊;劉曉晗;資劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D17/00
• 分類號(hào): C09D17/00;C09C1/28;C09C3/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)色顏料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及烏賊墨汁作為組成物質(zhì)之一的可調(diào)無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色顏料及其制備方法。

背景技術(shù)

光子晶體結(jié)構(gòu)在自然界中被廣泛采用產(chǎn)生虹彩結(jié)構(gòu)色；同樣在一些甲蟲鱗片和鳥類羽毛中存在光子非晶結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有光學(xué)特征尺度在可見光波段的短程序，能夠產(chǎn)生可見的無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色。只要光子非晶結(jié)構(gòu)不被破壞，無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色永不褪色且具有明亮而柔和的特點(diǎn)，在涂料、化妝品、紡織和顯示等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

微球自組裝方法通常被采用人工制備具有長(zhǎng)程序和短程序的光子晶體結(jié)構(gòu)和只具有短程序的非晶光子結(jié)構(gòu)，這種方法工藝簡(jiǎn)單，成本低并可以獲得大面積的樣品。一種微球通過(guò)自組裝很容易堆疊形成高度有序的面心立方結(jié)構(gòu)而擁有長(zhǎng)程序。而要獲得只具有短程序的光子非晶結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的方法是基于自組裝的方法是通過(guò)加入鹽電解質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)一種單分散微球的范德瓦爾斯力或者采用兩種單分散的有機(jī)或無(wú)機(jī)微球的混合等來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但由于入射光的多次散射影響，顏色的可視性較差。如果要獲得可視性較好的顏色，需要另外加入吸收性的物質(zhì)，如炭黑或者Fe₃O₄顆粒。總體來(lái)說(shuō)，這些制備方法都非一步到位式；但對(duì)于涂料、化妝品、紡織和顯示等領(lǐng)域的顏色應(yīng)用，方法簡(jiǎn)單快速、大面積制備、顏色可視性好和可調(diào)的無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色顏料的制備顯得尤其需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種顏色可視性好的，制備方法簡(jiǎn)單的基于烏賊（墨魚）墨汁的可調(diào)無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色顏料及其制備方法。

本發(fā)明提供的基于烏賊（墨魚）墨汁的可調(diào)無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色顏料，由烏賊（墨魚）墨汁顆粒和另外一種具有高可見光波段吸收率的微粒（微球）自組裝而形成，其具有短程序的光子非晶結(jié)構(gòu)。因?yàn)踬\（墨魚）墨汁顆粒具有高的可見光波段吸收率，因此最后得到的光子非晶結(jié)構(gòu)顯示出可視性好的隨觀察角度不變的顏色，并且顏色能長(zhǎng)時(shí)間保存，不褪色。通過(guò)改變微粒（微球）的直徑，可調(diào)節(jié)顏料的顏色，可得到可見光光譜內(nèi)的所有顏色。

本發(fā)明提供的可調(diào)無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色顏料，采用自組裝方法一步制備，具體步驟為；

把一定量的烏賊（墨魚）墨汁顆粒的水分散溶液和一定量的另外一種微粒（微球）的水分散溶液進(jìn)行充分混合，其中，所述“一定量”的范圍為0.1 ~5克（即墨汁顆粒在0.1 ~5克范圍內(nèi)任取，另外一種微粒也0.1 ~5克范圍內(nèi)任取）；烏賊（墨魚）墨汁顆粒在水分散溶液中的質(zhì)量濃度范圍為10%~40%，另外一種微粒（微球）在水分散溶液的質(zhì)量濃度范圍為5%~45%；兩者水溶液各在自然條件（室溫、自然風(fēng)）下隨著溶劑的蒸發(fā)，墨汁顆粒和另外一種微粒（微球）相進(jìn)行自組裝，待蒸發(fā)過(guò)程完成，明亮的顏色即可顯示出來(lái)，且觀察角度不同，顏色不變。烏賊（墨魚）墨汁顆粒相對(duì)于另外一種微粒（微球）的比例大小造成不同飽和度的顏色；烏賊（墨魚）墨汁顆粒多，顏色偏暗；烏賊（墨魚）墨汁顆粒少，顏色偏亮。最后的顏色色調(diào)由微粒（微球）的尺寸大小決定。微球的尺寸越大，顏色紅移。

本發(fā)明中，采用的烏賊（墨魚）墨汁直接取自烏賊（墨魚）生物體內(nèi)或者風(fēng)干后的黑色墨汁塊、粉，按照一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和去離子水（或者普通水）混合攪拌配制成墨汁水溶液。烏賊墨汁顆粒平均尺寸為80 納米-140 納米，標(biāo)準(zhǔn)背離為13%；在去離子水中（或者普通水）中具有不團(tuán)聚，有很好的分散性的天然特性。這個(gè)可以由烏賊（墨魚）自身遇到天敵時(shí)噴吐迅速擴(kuò)散的墨汁來(lái)得到驗(yàn)證。

本發(fā)明中，采用的微粒（微球）直徑為200納米至400納米之間，包括聚苯乙烯[英文名為Polystyrene，縮寫為 PS]微球、聚甲基丙烯酸甲脂[英文名為poly(methyl methacrylate)，縮寫為 PMMA]微球、二氧化硅（SiO?）微球，以及以聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂為基體修飾（接枝、共聚、羥基化等）的微球；其他市售或者實(shí)驗(yàn)室可以制備的微球也包括在內(nèi)。

本發(fā)明中，無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色顏料的成色機(jī)理是：通過(guò)烏賊（墨魚）墨汁顆粒和另外一種微粒（微球）的自組裝，烏賊（墨魚）墨汁顆粒在水中有天然的分散特性，另外一種微粒（微球）在水中也有很好的分散特性。因而當(dāng)水分蒸發(fā)完以后很容易形成兩種介質(zhì)的相間排列，由此形成的結(jié)構(gòu)具有短程序而不具有長(zhǎng)程序且光學(xué)特征尺度在200納米至400納米之間，由于波長(zhǎng)選擇的相干散射而能夠產(chǎn)生可見光波段的無(wú)虹彩結(jié)構(gòu)色。采用不同尺寸的微粒（微球）可以得到不同的光學(xué)特征尺度，從而得到可見光光譜范圍內(nèi)的可調(diào)的顏色。