[發明專利]具有鮮艷結構色的3D膠體光子晶體壓敏膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202210525020.5
• 申請日: 2022-05-14
• 公開（公告）號: CN115011278A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 汪長春;趙國偉;李華騰
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C09J7/50
• 分類號: C09J7/50;C09J7/25;C09J7/38;G02B1/00;C08F285/00;C08F220/18;C08F220/20;C08F220/06;C09D4/06;C09D4/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

本發明屬于光子晶體材料技術領域，具體為一種具有鮮艷結構色的3D膠體光子晶體壓敏膠及其制備方法。該壓敏膠為三層結構，從下到上依次為基材層、3D膠體光子晶體層和壓敏膠層；其中，3D膠體光子晶體層由硬質構筑單元和基質（連續相）組成，構筑單元有序排布于連續相中，產生鮮艷的結構色，且此顏色的波長可在380?800納米間調節；連續相由聚丙烯酸酯類的功能共聚物組成，可提高光子晶體層與基材層和壓敏膠層的粘結力。本發明的壓敏膠中膠帶的顏色由光與膠帶中光子晶體的微納結構作用產生，是一種物理生色機制，因此本發明的壓敏膠綠色環保、無毒無害，顏色可長久保持，在包裝、裝飾和防偽等領域具有極大的應用潛力。

技術領域

本發明涉及光子晶體材料技術領域，具體的說，涉及為一種具有鮮艷結構色的3D膠體光子晶體壓敏膠及其制備方法。

背景技術

顏色在我們的生活中扮演極為重要的角色，使我們的生活豐富多彩。目前我們看到的顏色主要分為色素色和結構色兩種，色素色主要來源于為染料和顏料，它是染料和顏料分子通過吸收特定波長的可見光，反射其余波長的光，從而形成我們所看見的顏色；結構色的產生是一種物理生色機制，其自身的微納結構可以反射特定波長的可見光，形成顏色。染料和顏料一般由重金屬離子和有機小分子組成，其不僅在生產過程中會產生大量污染，廢棄后也會對環境產生危害，最為重要的是隨著時間的延長，其色彩會因為物質被氧化或光漂白而逐漸暗淡；與之相比，結構色是一種更加綠色、環保的顏色，并且結構色的產生是一種物理生色方式，因此，可以利用結構色替代日常生活中用到的色素色，在實現長久顯色的同時，極大減輕對環境的危害。

膠體光子晶體是光子晶體家族中的一種典型代表，這是一類將不同折射率材料周期性排列所形成的有序結構材料，通過把球型構筑單元組裝于基質中，產生光子禁帶，從而可以反射特定波長的可見光，產生顏色。膠體光子晶體可以利用“從下到上”的化學組裝方式，有大規模生產的潛力，十分適合應用于日常生活中的裝飾、顯示和防偽等領域。

在這其中，擁有不同顏色的壓敏膠作為日用品，廣泛應用于我們日常生活中，發揮著裝飾、封裝、警示、電器標識和保護等作用。但目前壓敏膠的顏色均為色素色，顯色持久度低，且膠帶色素色層的生產過程會對環境造成污染。

發明內容

針對目前壓敏膠類材料的不足，本發明的目的在于開發一種具有鮮艷結構色的3D膠體光子晶體壓敏膠。此種壓敏膠的顏色主要來源于3D膠體光子晶體所產生的結構色，此種顏色的產生無需任何染料或顏料，依靠自身微納結構與光的作用產生，可最大化的減少外界環境對顏色的影響，使顏色長久保持。此種結構色壓敏膠不含有重金屬離子和有機小分子，對環境無毒無害、綠色環保。

本發明通過半連續多步種子乳液聚合合成硬核軟殼微球，利用彎曲誘導剪切實現光子晶體層的規整，并最終通過連續化涂布實現基材層、光子晶體層和壓敏膠層的復合，獲得一種具有鮮艷結構色的3D膠體光子晶體壓敏膠。本發明的技術方案具體如下。

本發明提供一種具有鮮艷結構色的3D膠體光子晶體壓敏膠，其為三層結構，從下到上依次為基材層、3D膠體光子晶體層和壓敏膠層；其中，3D膠體光子晶體層是將硬質構筑單元順序排列于軟質連續相基質中，形成光子禁帶，從而反射特定波長的可見光，使壓敏膠具有鮮艷的顏色；

所述3D膠體光子晶體層是通過合成硬核軟殼微球，再規整剪切誘導核微球規則排列于基質所形成的膜中制得；硬核軟殼微球由硬核微球和軟質殼層組成；硬核微球在規整剪切時可以保持其形狀，從而作為構筑單元；軟質殼層所選用聚合物未交聯，在加工時未交聯的殼層會相互融合形成連續相基質。通過改變硬質構筑單元所形成的晶面距離，可以調整膠體光子晶體層的顏色，從而獲得具有不同外觀顏色的結構色壓敏膠。

本發明中，所述硬核軟殼微球平均粒徑為50—1000納米，粒徑分布系數小于0.1。其中，硬核微球的平均粒徑為25—500納米，軟質殼層的厚度為12.5—250納米。

本發明中，硬核微球占硬核軟殼微球總質量的30%—60%，軟質殼層以共價鍵形式包覆于核微球周圍，占硬核軟殼微球總質量的40%—70%。