[发明专利]一种基于聚吡咯和二氧化硅复合的高饱和度结构色颜料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光子晶体结构色颜料制备技术领域，具体涉及一种基于聚吡咯和二氧化硅复合的高饱和度结构色颜料的制备方法。

背景技术

色彩在自然界中具有至关重要的作用，其大致可以分为色素成色与结构成色两大类。色素成色源于色素分子中不同能级的电子跃迁，进而导致对可见光的选择性吸收；而结构色的基本原理是光子晶体中粒子的有序排列或无定形排列产生对可见光的反射、衍射及散射等现象。因此相比较于传统颜料或染料的色素成色，光子晶体结构色具有永不褪色、环保无毒的特点，在颜色显示领域具有广阔的应用前景。

目前光子晶体的制备主要是通过有机或无机粒子的自组装。常用的有机粒子主要有聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物微球，无机粒子主要为二氧化硅、二氧化钛、氧化锆等球形纳米颗粒；而自组装方法主要包括有垂直沉积、重力沉降、旋涂法、喷涂法、滴涂法(drop-cast)、离心法等方法。然而单独的粒子自组装后颜色较为苍白、可视性差，因此国内外许多研究人员通过物理共混的方式往胶体粒子中添加黑色吸光物质。例如，东南大学的顾忠泽教授课题组在聚合物微球中掺杂苯胺黑，以此来抑制胶体晶体中光的散射以及消除光子晶体球的虹彩效应(Zhang,S.；Zhao,X.W.；Xu,H.；Zhu,R.；Gu,Z.Z.,Fabrication of photonic crystals with nigrosine-doped poly(MMA-co-DVB-co-MAA)particles.Journal of colloid and interface science 2007,316(1),168-74.)；复旦大学资剑教授课题组通过在聚合物微球或无机粒子中混入黑色的乌贼墨汁，进而吸收一部分的多次散射光，使得颜料的可视性大大提高(张亚峰.基于乌贼墨汁的可调无虹彩结构色颜料及其制备方法：中国201410194894.2[P].2014.08.06)；美国明尼苏达大学的Andreas Stein教授课题组通过高温碳化的方式往三维有序大孔材料氧化锆中引入黑色吸光物质，进而得到色彩强度可调的光子晶体颜料(Josephson,D.P.；Popczun,E.J.；Stein,A.,Effects of Integrated Carbon as a Light Absorber on the Coloration of Photonic Crystal-Based Pigments.The Journal of Physical Chemistry C 2013,117(26),13585-13592.)。但是以直接共混的方式添加黑色吸光物质，如炭黑，由于粒子大小级别为数十纳米，具有较高的表面能，容易团聚而导致粒子的非均一分布，自组装后会影响结构色的色彩均一性；而高温煅烧使有机物碳化得到结构色颜料的方法虽然可以使黑色吸光物质很好地分散在粒子中，但碳化所需温度较高，且制备的颜料色彩没有闪亮的金属光泽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于聚吡咯和二氧化硅复合的高饱和度结构色颜料的制备方法，该制备方法简单，制备的颜料色彩均一。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

一种基于聚吡咯和二氧化硅复合的高饱和度结构色颜料的制备方法，将SiO₂纳米微球分散在乙醇中，得到SiO₂乙醇分散液，将PPy微球分散在乙醇溶液中，得到PPy乙醇溶液，然后将SiO₂乙醇分散液和PPy乙醇溶液混合均匀，再滴于基底上，干燥后得到基于聚吡咯和二氧化硅复合的高饱和度结构色颜料。

本发明进一步的改进在于，SiO₂纳米微球与PPy微球粉末的质量比为(40-100):1。

本发明进一步的改进在于，SiO₂纳米微球的粒径为180-300nm。

本发明进一步的改进在于，PPy微球的平均粒径为80-100nm。

本发明进一步的改进在于，SiO₂乙醇分散液是通过将SiO₂纳米微球加入到乙醇中，然后在2400W下超声1h制得的，SiO₂乙醇分散液中SiO₂纳米微球的质量分数为10％。

本发明进一步的改进在于，PPy乙醇溶液具体是通过将PPy微球加入到乙醇中，然后在2400W下超声1h制得的，PPy乙醇溶液中PPy微球的质量浓度为0.1-0.5％。