[發(fā)明專利]一種制備具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010195856.4
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN111925723B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱錦濤;李苗苗;張連斌;鐘瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D175/04
• 分類號(hào): C09D175/04;C09D125/06;C09D171/02;C09D183/08;C09D7/61;C09D7/62;C09D5/29
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)色領(lǐng)域，公開了一種制備具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層的方法，該方法是先將聚合物基體材料和納米粒子分散在溶劑中，形成前驅(qū)體分散液；然后，利用溶劑揮發(fā)法或者噴涂法使所述前驅(qū)體分散液在預(yù)先設(shè)計(jì)的模具內(nèi)或在預(yù)先設(shè)計(jì)的基底上去除所述溶劑得到具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層；針對(duì)所述結(jié)構(gòu)色色彩涂層，其中的納米粒子通過組裝部分有序的排列在聚合物基體中，能夠使所述結(jié)構(gòu)色色彩涂層表現(xiàn)出色彩，并且所述色彩將能夠隨著所述色彩涂層上的外力作用發(fā)生變化，產(chǎn)生力致變色。本發(fā)明通過引入聚合物構(gòu)建結(jié)構(gòu)色色彩涂層，能夠?qū)崿F(xiàn)具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層的快速、大規(guī)模制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)色領(lǐng)域，更具體地，涉及一種制備具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層的方法，能夠快速大規(guī)模制備具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)色是通過可見光與周期性微納米結(jié)構(gòu)相互作用產(chǎn)生的色彩，是一種物理產(chǎn)色方式。異于傳統(tǒng)染料，顏料產(chǎn)生的色彩，結(jié)構(gòu)色具有高亮度、高飽和度和彩虹色的優(yōu)點(diǎn)。另外，結(jié)構(gòu)色本身無污染，低能耗和不退色的特點(diǎn)，使其受到越來越廣泛的關(guān)注。為滿足人類對(duì)色彩的各種需求，將結(jié)構(gòu)色應(yīng)用于色彩涂層領(lǐng)域具有非常重要的研究價(jià)值。

隨著人們生活水平的提高，各種新型功能的色彩涂層被廣泛的研究和發(fā)展。中國發(fā)明申請專利201510091033.6首先利用納米粒子組裝產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色色彩，然后通過疏水劑在材料表面涂覆的方法提供了一種疏水性結(jié)構(gòu)色涂層，解決了結(jié)構(gòu)色涂層在實(shí)際應(yīng)用中不耐水性與耐候性差的問題。然而結(jié)構(gòu)色色彩涂層在使用過程中難免會(huì)產(chǎn)生損傷，破壞材料的周期性結(jié)構(gòu)，從而破壞涂層材料的光學(xué)性質(zhì)。因此提高結(jié)構(gòu)色色彩涂層的光學(xué)穩(wěn)定性，增加涂層的功能性，對(duì)發(fā)展結(jié)構(gòu)色色彩涂層具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種制備具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層的方法，其中通過引入聚合物構(gòu)建結(jié)構(gòu)色色彩涂層，能夠?qū)崿F(xiàn)具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層的快速、大規(guī)模制備，并能夠提高傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)色色彩涂層的光學(xué)穩(wěn)定性，增加結(jié)構(gòu)色色彩涂層的功能性，促進(jìn)了結(jié)構(gòu)色色彩涂層的工業(yè)化發(fā)展。此外，本發(fā)明尤其對(duì)聚合物和納米粒子的具體種類進(jìn)行優(yōu)選選取，并在溶劑的選取，組分的配比和組裝參數(shù)上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)選控制，進(jìn)一步確保了結(jié)構(gòu)色色彩涂層的制備效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種制備具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層的方法，其特征在于，該方法是先將聚合物基體材料和納米粒子分散在溶劑中，形成前驅(qū)體分散液；然后，利用溶劑揮發(fā)法或者噴涂法使所述前驅(qū)體分散液在預(yù)先設(shè)計(jì)的模具內(nèi)或在預(yù)先設(shè)計(jì)的基底上去除所述溶劑得到具有力致變色能力的結(jié)構(gòu)色色彩涂層；針對(duì)所述結(jié)構(gòu)色色彩涂層，其中的納米粒子通過組裝部分有序的排列在聚合物基體中，能夠使所述結(jié)構(gòu)色色彩涂層表現(xiàn)出色彩，并且所述色彩將能夠隨著所述結(jié)構(gòu)色色彩涂層上的外力作用發(fā)生變化，產(chǎn)生力致變色。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述聚合物基體材料為能夠與納米粒子形成具有弱鍵相互作用的液態(tài)或粘彈性聚合物，或者是本身具有交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固態(tài)聚合物彈性體材料；所述弱鍵相互作用為離子鍵相互作用、氫鍵相互作用、靜電相互作用、主-客體識(shí)別作用、親疏水相互作用、鹵鍵、動(dòng)態(tài)硼酯鍵、二硫鍵及配位鍵相互作用中的任意一種；

所述聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低于25℃；所述聚合物主鏈為聚酯類聚合物、聚醚類聚合物或聚二甲基硅氧烷類聚合物；所述聚合物中含有羥基，氨基，羧基，巰基，咪唑，硼酸基，嘧啶酮基，磷酸基或者雙鍵功能性官能團(tuán)的一種或幾種；

所述聚合物彈性體材料為分子間或者分子內(nèi)存在氫鍵、配位鍵、親疏水相互作用、鹵鍵、主-客體識(shí)別作用、動(dòng)態(tài)硼酯鍵、二硫鍵中的一種或幾種。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，通過組裝產(chǎn)生色彩的所述納米粒子，尺寸為80～500nm；所述納米粒子選自二氧化硅納米粒子，聚苯乙烯納米粒子，TiO₂納米粒子，中空二氧化硅納米粒子，聚多巴胺或者碳包覆的四氧化三鐵納米粒子。