[发明专利]一种结构稳定的复合结构生色材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种结构稳定的复合结构生色材料及其制备方法，属于新材料制备领域。一种结构稳定的复合结构生色材料，所述材料由透明热塑性聚合物与结构生色材料逐层叠加后使聚合物四周边缘热粘结成一整体所得，所述材料的上表面层和下表面层均为热塑性聚合物。本发明所述成型复合结构具有相对明显的结构色，良好的机械强度，克服了结构生色材料结构稳定性差的缺点，本方法操作简便，成本低廉，可以大面积应用，还可以方便实现图案化，适用于日用品、包装、装饰等领域。

技术领域

本发明涉及一种结构稳定的复合结构生色材料及其制备方法，属于新材料制备领域。

背景技术

化学染色污染是工业污染的主要来源。染整过程可能产生大量污染废水和有毒物质，严重影响生态环境。同时，由于环境因素的影响，这种化学色可能逐渐退色或消失。

值得注意的是，结构色被认为是另一种可选的着色途径，它来自可见光与微观物理结构的相互作用。结构色分为彩虹色和非彩虹色，其中光子晶体是一种具有光子带隙特性的周期性有序电介质结构，当其光子带隙位于可见波长范围内时，光子晶体可以呈现出彩虹色。而非彩虹色可以通过具有特征尺寸为可见光波长量级的非晶光子结构展现，其微观结构单元呈短程有序、长程无序排列。但是目前人工构建的结构生色材料，胶体微球阵列无外加保护，结构稳定性差，限制了其广泛的应用。因此，结构稳定的结构生色材料的研究具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构稳定的复合结构生色材料及其制备方法。

一种结构稳定的复合结构生色材料，所述材料由透明热塑性聚合物与结构生色材料逐层叠加后使聚合物四周边缘热粘结成一整体所得，所述材料的上表面层和下表面层均为热塑性聚合物。

本发明所述结构稳定的复合结构生色材料由聚合物与结构生色材料由下至上逐层叠加而成。该结构将结构生色材料固定在两侧的连续的聚合物层间，结构稳定。

进一步地，本发明所述复合结构生色材料的层数可根据所需颜色、图案等效果需求进行选择和组合，原则上无特殊限制。本发明所述复合结构生色材料由聚合物层与结构色层叠加获得，至少3层，即两层聚合物层夹着中间结构色层。叠加时向上按次序结构色层与聚合物层叠加，保证各结构色层被两层聚合物层夹着。

进一步地，优选所述复合结构生色材料的总层数为3～15层。

本发明所述结构稳定的复合结构生色材料中，所述结构生色材料为微纳球构成的层膜，所述层膜由微纳球有序或无序堆叠构成。微纳球在两侧的聚合物层间进行排列、堆叠，形成单层排列或多层堆叠的结构。所述排列和堆叠可为有序或无序。

本发明所述结构稳定的复合结构生色材料中，所述结构生色材料包括微纳球，还可包括粘结剂和/或黑色色素。其中，微纳球可以与粘结剂共组装来进一步增强结构稳定性；添加黑色色素来进一步增强结构色的饱和度。

优选地，当结构生色材料中包含粘结剂时，粘结剂与微纳球乳液的质量比为0％～20％。

优选地，所述粘结剂为多巴胺及其衍生物、阿拉伯树胶、天然树胶、天然橡胶、聚氨酯类、聚脲类、聚丙烯酸酯类、酚醛树脂类、环氧树脂类、聚乙烯醇类中的一种或几种。

本发明所述结构稳定的复合结构生色材料中，所述微纳球为无机物微球或耐热的有机物微球。

本发明所述耐热的有机物微球为玻璃化温度高于热塑性聚合物玻璃化温度的有机物微球。

本发明所述结构稳定的复合结构生色材料中，所述微纳球为实心或空心微纳球。

本发明所述结构稳定的复合结构生色材料中，所述微纳球的直径为10～1000nm。

优选地，所述结构生色材料为微纳球构成的层膜，由微纳球有序或无序堆叠构成；所述微纳球为无机物微球或耐热的有机物微球，所述微纳球的直径为10～1000nm，所述微纳球为实心或空心微纳球。