[發明專利]一種低角度依賴高飽和度紅色PS膠體晶體膜的制備方法

在審

• 申請號: 201610078136.3
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105733010A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 王莉麗;王秀鋒;宮在磊;王浩;江紅濤
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08J7/06
• 分類號: C08J7/06;C08J5/18;C08L25/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于光子晶體結構色制備技術領域，特別涉及一種低角度依賴高飽和度紅色聚苯乙烯(PS)膠體晶體膜的制備方法。

背景技術

傳統色劑的生產會引起水資源的大量消耗，造成環境污染，有些色劑還有毒、不可降解和易褪色。PS膠體晶體結構色膜具有高亮度、永不褪色、虹彩現象、持久性和環境友好性，有望取代傳統色劑而日益受到國內外學者的廣泛關注。

目前，PS膠體晶體的制備方法主要有電子微加工法、激光全息法和膠體自組裝法等。物理制備方法一般較為復雜、費時、成本高，又需要多個步驟才能完成。相比之下，膠體自組裝法是一種簡單、快速和廉價的化學制備方法。然而，膠體自組裝法制備的PS膠體晶體不可避免的會引入一些隨機的缺陷，比如堆垛層錯、粒子的缺失、取向的不可控制和位錯等，這些隨機缺陷會降低禁帶的反射率，散射禁帶以外波長的光。

目前，人工合成的PS膠體晶體膜通常呈色微弱，在特定的角度反射出彩虹色，有一定的角度依賴性，也就是說PS膠體晶體膜的顏色不是一成不變的，會根據觀察者入射光角度的不同而呈現不同的顏色。在自然光的條件下，只有有經驗的人在特定的角度才可以察覺到顏色，而且顏色不夠絢麗，色飽和度低，因而限制了它在防偽和裝飾領域的應用。如何降低PS膠體晶體膜呈色的角度依賴性，獲得明確的、呈色明亮的、單一顏色的PS膠體晶體膜，而不是彩虹色，成為今后的一個研究熱門。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種低角度依賴高飽和度紅色PS膠體晶體膜的制備方法，以解決目前PS膠體晶體膜呈現微弱彩虹色，色飽和度低，呈色具有角度依賴性，不能獲得明確的、呈色絢麗的、單一紅色的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種低角度依賴高飽和度紅色PS膠體晶體膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)采用乳液聚合法制備平均粒徑為440±10nm的PS微球母液，以去離子水為溶劑，直接稀釋為PS微球濃度為0.1wt-0.5wt％的乳液，置于30-100mL玻璃器皿中超聲分散30-60min。

(2)用去離子水清洗基片，然后分別在乙醇和去離子水中超聲清洗30-90min后烘干備用，將清洗過的基片垂直固定在已超聲分散的PS乳液中，放入烘箱中9-12h緩慢烘干得到組裝好的PS膠體晶體膜，烘干溫度為40-65℃；

(3)將從烘箱中取出的PS膠體晶體膜放入蒸鍍儀中鍍碳膜，使PS膠體晶體膜表面的碳膜厚度為5-10nm；

(4)在已經鍍過碳膜的PS膠體晶體膜表面，采用真空離子濺射法在碳膜表面再鍍一層厚度為5-10nm的鉑金膜，即得低角度依賴高飽和度呈色明亮的單一紅色PS膠體晶體膜。

所述基片為玻璃基片、金屬基片、有機基片等。

所述步驟(3)中，通過控制鍍膜電流和碳絲的粗細實現對碳膜厚度的控制；所述步驟(4)中，通過控制鍍膜電流和時間實現對鉑金膜厚度的控制。例如，所述步驟(3)中，設置鍍膜電流為60mA；所述步驟(4)中，設置鍍膜電流為10mA，鍍膜時間為50-100s。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明所得的紅色PS膠體晶體膜微觀上呈現高質量的密排六方結構，由于該膠體晶體膜表面噴涂了一層很薄的碳膜，提供了一種有助于增強該材料呈色飽和度的光吸收背景，使其在光子禁帶的反射率增強，對禁帶以外波長的反射率降低，宏觀上呈現明亮的單一紅色(R:229G:70B70；C:0％M:85％Y:70％K:0％)，不再是彩虹色，紅色飽和度得到了顯著的提高。

(2)本發明所得的紅色PS膠體晶體膜在表面鍍碳膜的基礎上又鍍了一層鉑金膜，使其在降低禁帶以外波長反射率的同時，禁帶的反射率進一步增強，從而，紅色飽和度進一步提高。

(3)本發明所得的紅色PS膠體晶體膜無論從那個角度觀察都呈現單一的紅色，呈色角度依賴性大大降低。

附圖說明

圖1是本發明組裝前所用的PS微球形貌圖。

圖2是本發明組裝后的紅色PS膠體晶體膜微觀形貌圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

本發明一種低角度依賴高飽和度紅色PS膠體晶體膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)采用乳液聚合法制備單分散性、均一性良好的平均粒徑為440±10nm的PS微球母液，以去離子水為溶劑，將其稀釋為PS微球濃度為0.1-0.5wt％的乳液，置于30-100mL玻璃器皿中超聲分散30-60min。