[发明专利]一种基于咖啡酸的结构色织物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于咖啡酸的结构色织物的制备方法，包括以下步骤：S1.将聚苯乙烯纳米微球分散于水中，加入咖啡酸、可变价金属离子和氧化剂，混合均匀后于30‑60℃下搅拌反应1‑4h；反应完毕后，分散、超声、离心，收集得到聚咖啡酸包覆的纳米微球；S2.将所述聚咖啡酸包覆的纳米微球分散于水中，得到质量分数为3％‑10％的微球乳液；接着，将织物浸没于所述微球乳液中，在30‑80℃的条件下自组装1‑6小时；S3.将自组装完成后的织物于100‑120℃下干燥，即获得所述基于咖啡酸的结构色织物。本发明的基于咖啡酸的结构色织物的制备方法，可快速制备色谱齐全、颜色鲜艳、色牢度良好的结构色织物。

技术领域

本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种基于咖啡酸的结构色织物及其制备方法。

背景技术

不同于色素，自然界中的结构色是光和生物体中与光波长量级相当的蜡层、刻点、沟缝或鳞片等细微结构发生相互作用，光波发生折射、漫反射、衍射或干涉从而产生特殊颜色的光学效应。光子晶体是由不同折射率材料经过周期性的空间排布而形成，是自然界中结构色的主要来源。由于介电常数的周期性排列会产生一定“势场”，当两种介质材料的折射率比足够大时，就会产生强烈的布拉格散射，出现各向异性的光子带隙。由其产生的结构色会随着观察角度的变化而发生变化，即虹彩效应，使得结构色材料的应用受到了一定的限制。

非晶光子晶体是光子晶体的特殊缺陷态结构，同样可以产生颜色，格点排列的有序度低，仅表现出短程有序。相比传统的光子晶体而言，非晶光子晶体其“自身缺陷”导致的短程有序结构具备了各向同性的光子带隙、光局域化等特点，赋予材料柔和艳丽、无角度依赖的显色效果，从而更能满足纺织行业对颜色的需求。近年来，为降低传统印染工艺对环境造成的污染，采用在织物表面构建非晶光子晶体结构这一绿色环保的显色方法对纺织品进行着色，越来越受到国内外纺织领域专家学者的关注。

目前，基于自组装的方法制备非晶光子晶体主要通过采用两种不同大小或形状的球体自组装、加入盐电解质或者采用旋涂、渗透辅助法等方法促进溶剂的快速挥发来实现的。但由于入射光的多次散射作用，颜色的可视性较差，需要另外加入吸收非相关散射光的物质，如专利申请CN110449329A公开了一种超疏水性非虹彩结构色薄膜的制备方法，通过将经低表面能物质处理后的二氧化硅微球与石墨烯颗粒共混，再通过滴涂、旋涂等方法构建非晶光子晶体；专利申请CN103965699A公开了一种将墨鱼汁与胶体微球共混自组装共建非虹彩结构色的方法。专利申请CN107121714A公开了一种利用多巴胺的粘附性，使其在碱性有氧环境中发生自氧化聚合，生成了一种黑色的聚多巴胺@聚苯乙烯微球用于制备结构色材料。但多巴胺聚合速度非常缓慢，往往需要大约20h的制备时间，此过程需要不断搅拌耗能，耗费时间和能源成为上述方案中的一大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速制备色谱齐全、颜色鲜艳、色牢度良好的结构色织物的方法，该方法具备简单易行、环保安全无毒、处理温度低、能耗少、效率高，便于工业化生产等优点。

本发明提供了一种基于咖啡酸的结构色织物的制备方法，包括以下步骤：

S1.将聚苯乙烯(PS)纳米微球分散于水中，加入咖啡酸、可变价金属离子和氧化剂，混合均匀后于30-60℃下搅拌反应1-4h；反应完毕后，分散、超声、离心，收集得到聚咖啡酸(PCfA)包覆的纳米微球；

S2.将所述聚咖啡酸包覆的纳米微球分散于水中，得到质量分数为3％-10％的微球乳液；接着，将织物浸没于所述微球乳液中，在30-80℃的条件下自组装1-6小时；

S3.将自组装完成后的织物于100-120℃下干燥，即获得所述基于咖啡酸的结构色织物。

进一步地，步骤S1中，所述聚苯乙烯纳米微球的平均粒径为170-350nm，球形性良好，且微球的单分散性指数优选地小于0.1。

进一步地，步骤S1中，混合液中聚苯乙烯纳米微球的浓度为1-2g/L。