[发明专利]高亮度高附着性低角度依赖的结构色薄膜制备方法

说明书

本发明公开了一种高亮度高附着性低角度依赖的结构色薄膜制备方法，其包括：在单分散二氧化硅纳米微球的乙醇溶液中掺杂不同比例的环氧树脂预凝胶，将其滴加在不同材质的基底上，由温度控制平台加热进行蒸发自组装形成结构色薄膜。用该方案所制备出的结构色薄膜具有耐摩擦、抗弯曲、低角度依赖和改善咖啡环效应等特点，极大的提升了蛋白石结构色薄膜的机械强度和应用范围，使用简单的改性方法即可使其应用在大面积结构色薄膜制备、光子颜料和防伪标签等应用领域。能解决基于单分散二氧化硅微球自组装形成的蛋白石薄膜易碎和易被擦除的问题。

技术领域

本发明涉及结构色薄膜技术领域，特别是涉及一种高亮度高附着性低角度依赖的结构色薄膜制备方法。

背景技术

结构色具有颜色鲜艳、耐腐蚀、永不退色、结构敏感等特点，在防伪、检测、艺术等方面有着巨大的应用前景。通过微球自组装实现规则的光子晶体排布从而进行光场调控是目前结构色研究方向的热点，引起了科研人员的广泛关注。但基于微球自组装的结构色薄膜在制备过程中极易受到咖啡环效应的影响，此外还容易出现裂纹、易碎、角度依赖性严重等问题，这限制了纳米微球分散液作为光子墨水这项技术的应用范围。

目前公开日为2020年1月20日公开号为CN111826995A的中国发明专利申请公开文件中提供了一种高亮度窄带隙高附着力结构色薄膜的制备方法。该方法选用不同材质的纸基作为承印物，并对纸基进行表面预处理，随后配制一定比例胶体晶体微球与透明涂料(清漆)的混合分散液，进行超声分散，使该混合分散液处于均匀分散状态；之后将所述纸基裁剪为合适尺寸，水平固定于工作台上，取一定体积的混合分散液滴于纸基上，采用涂膜棒将混合分散液均匀涂布于纸基表面，置于加热台上加热干燥后，得到高亮度窄带隙高附着力结构色薄膜。但该专利存在以下局限：需要对纸基进行预处理，限制了实用性，同时需要涂膜棒进行涂布，制备过程更加复杂。

本方法通过向SiO₂纳米颗粒分散液中添加一定比例的环氧树脂预凝胶后，胶体晶体溶液即可作为光子墨水直接使用，形成的薄膜具有低角度依赖和高机械强度的特性，同时避免了对于基底进行预处理的复杂操作，只需要简单的进行清洗干燥即可，此外还能够附着在多种基底上，有效的解决了目前限制纳米微球分散液作为光子墨水的技术瓶颈。

鉴于此，本申请提出一种高亮度高附着性低角度依赖的结构色薄膜制备技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有蒸发自组装技术制备的结构色薄膜过于脆弱的缺陷，本发明提供了一种单分散微球溶液改性的技术手段，使得溶液在干燥后不但有着低角度依赖的结构色，同时能够保证其机械强度，能够应用在多种领域中。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种高亮度高附着性低角度依赖的结构色薄膜制备方法，该方法包括以下步骤：S1、向SiO₂纳米颗粒的乙醇悬浮液中添加质量比为0.5～2％的环氧树脂的预凝胶制备光子墨水，用于改性处理的物质为环氧树脂A液与B液以3:1质量比混合均匀的预凝胶；S2、对玻片和PVC基底进行清洁处理，将基底浸泡在去离子水中超声20min后，用酒精棉擦拭表面并放入鼓风干燥箱烘干待用；S3、用移液枪吸取制备的光子墨水滴加在PVC或玻片基底上，放置于25～50℃温度下的恒温加热平台上蒸发光子墨水中的溶液，获得改性的结构色薄膜。

优选地，将0.5～2％质量比的环氧树脂预凝胶加入SiO₂纳米颗粒悬浮液中并超声5～20min。

优选地，所用环氧树脂预凝胶与所述SiO₂纳米颗粒悬浮液质量比为0.5～2wt％。

优选地，所用SiO₂纳米颗粒悬浮液中SiO₂的质量分数为5～8wt％。

优选地，所述加热平台温度为25～50℃。

优选地，所述改性物质包括环氧树脂、聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷等透明柔性高分子聚合物的预凝胶。