[发明专利]光子晶体胶囊颜料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于颜料的制备技术领域，特别涉及通过单分散小球与共组装材料进行共组装快速、批量制备的光子晶体胶囊颜料，以及该光子晶体胶囊颜料在涂料、油墨、印染、塑料制品、橡胶制品、陶瓷和化妆品等领域的应用。

背景技术

颜料主要应用于涂料、油墨、印染、塑料制品、造纸、橡胶制品和陶瓷等行业，随着下游行业的快速发展，对颜料的需求不断扩大，中国颜料行业的发展前景十分广阔，据《2013-2017年中国颜料行业产销需求与投资预测分析报告》的数据统计，2010年中国颜料行业的销售规模达到409.63亿元。

目前所用颜料就其来源又可分为天然颜料和合成颜料。天然颜料以矿物为来源的，如：朱砂、红土、雄黄、孔雀绿、重质碳酸钙、硅灰石、重晶石粉、滑石粉、云母粉、高岭土等；以生物为来源的，如来自动物的：胭脂虫红、天然鱼鳞粉等；来自植物的：藤黄、茜素红、靛青等。合成颜料是通过人工合成得到的，如钛白、锌钡白、铅铬黄、铁蓝等无机颜料，以及大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮等有机颜料。人工合成的颜料种类有限，而天然颜料制备繁琐成本高，并且目前颜料调出来的颜色纯度总是不够高。

胶体光子晶体材料以单分散乳胶粒的有序组装所形成的具有周期性排列的结构，具有光子带隙的特征，对于特定波长的反射使得材料呈现亮丽的色彩。这种具有周期性排列的结构的材料所呈现的结构色，可以通过改变组成胶体光子晶体的材料、胶体光子晶体的结构的种类和胶体光子晶体的结构的周期性常数实现对材料所呈现的色彩的精确调控，这种具有结构色的颜料不仅可克服通常颜料在制备过程中的不可再生能源的消耗，对环境造成污染等问题，还可从根本上解决颜料对人体的毒害作用。

由于传统方法很难实现胶体光子晶体膜的大批量制备，使得其制备成本居高不下，其制备工艺过程费时费力，不能批量制备，例如中国专利申请号01141733.1，00815379.5，01137309.1所公开的技术方案；同时胶体光子晶体的光子带隙与所处环境，对胶体光子晶体材料的折光指数密切相关，多孔结构的胶体光子晶体，很容易渗入其其它物质中，引起胶体光子晶体颜色的改变，并且胶体光子晶体的结构也容易被破坏，同时片状的胶体光子晶体的颜色有角度依赖性，不均一，例如中国专利申请号200510011219.2所公开的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种光子晶体胶囊颜料。

本发明的目的之二是提供一种通过单分散小球与共组装材料进行共组装快速、批量制备的光子晶体胶囊颜料的制备方法。

本发明的目的之三是提供光子晶体胶囊颜料在涂料、油墨、印染、塑料制品、橡胶制品、陶瓷和化妆品等领域的应用。

本发明首次提出了利用喷雾干燥的方法批量制备光子晶体胶囊颜料，光子晶体胶囊的各向同性，光子晶体胶囊颜料的颜色纯度高，并且可以通过调控制备光子晶体胶囊颜料中的单分散小球的粒径，和根据改变具有不同折射率的共组装材料，精确调控光子晶体胶囊颜料的颜色，同时通过选用不同的共组装材料，可以制备出具有高强度、耐溶剂的单一颜色的纯度高且为全色系的光子晶体胶囊颜料。

本发明的光子晶体胶囊颜料是由粒径为100～1500nm的单分散小球与共组装材料进行共组装，并由所述的单分散小球自组装成的有序密堆积的光子晶体微球，且所述的有序密堆积中的单分散小球具有周期性排列的结构；在有序密堆积的所述的单分散小球之间的空隙中填充有由所述的共组装材料中的可聚合单体聚合得到的聚合物；或填充有所述的共组装材料中的0<粒径≤30nm的纳米晶体颗粒。

所述的单分散小球是单分散高聚物小球或单分散无机物小球等。

所述的共组装材料是由可聚合单体、引发剂、交联剂和水配制的混合溶液，所述的混合溶液中的引发剂和交联剂的质量分别为可聚合单体质量的1%～10%；或所述的共组装材料是含有0<粒径≤30nm的纳米晶体颗粒的水溶液，且当选择单分散无机物小球时，所选择的单分散无机物小球是不同于所选择的纳米晶体颗粒的物质种类的单分散无机物小球。

所述的光子晶体胶囊颜料是单一颜色的全色系的光子晶体胶囊颜料。

所述的光子晶体微球的粒径为1～1000μm。

所述的光子晶体微球中的单分散小球的排列方向为各向同性。