本發(fā)明屬于顏料的制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及通過(guò)單分散小球與共組裝材料進(jìn)行共組裝制備的片狀光子晶體顏料，以及該片狀光子晶體顏料在涂料、油墨等領(lǐng)域的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：顏料是一種有色的顆粒狀物質(zhì)，一般不溶于水，能分散于各種、油、溶劑和樹脂等介質(zhì)中，它具有遮蓋力、著色力，對(duì)光相對(duì)穩(wěn)定，是制造涂料、油墨、油畫色膏、化妝油彩、彩色紙張等不可缺少的原料。也可用于塑料、橡膠制品以及合成纖維原液等的填充和著色。顏料分為無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料。根據(jù)所含化合物的類別來(lái)分類：無(wú)機(jī)顏料可分為氧化物、氫氧化物、硫化物、金屬、硫酸鹽、硼酸鹽、硅酸鹽、鉻酸鹽、鉬酸鹽、磷酸鹽、釩酸鹽、鐵氰酸鹽等；有機(jī)顏料可分為酞菁顏料、偶氮顏料、靛族、蒽醌、喹吖啶酮、二惡嗪等多環(huán)顏料等。隨著工業(yè)的發(fā)展，又出現(xiàn)了珠光顏料、金屬顏料等效果顏料，它們能提供特殊的光澤，產(chǎn)生富麗堂皇和雍容華貴的色彩效果，引起各個(gè)裝飾領(lǐng)域的重視。珠光顏料是一種特性顏料因其具有類似天然珍珠的獨(dú)特光澤和迷人艷光而得名，它是由數(shù)種金屬氧化物薄層包覆云母構(gòu)成的。珠光顏料與其它顏料相比，其特有的柔和的珍珠光澤有著無(wú)可比擬的效果。特殊的表面結(jié)構(gòu)，高折光指數(shù)和良好的透明度使其在透明的介質(zhì)中，創(chuàng)造出與珍珠光澤相同的效果。金屬顏料是由金屬或合金的顆粒或薄片經(jīng)過(guò)磨細(xì)而制得的顏料。其具有金屬光澤，廣泛用于涂料工業(yè)作裝飾漆。但這類效果顏料具有色澤種類有限，成本較高，污染較大等缺點(diǎn)，從而限制了其應(yīng)用范圍。光子晶體作為一種在微米、亞微米等光波長(zhǎng)的量級(jí)上折射率呈現(xiàn)周期性變化的電介質(zhì)材料，由于布拉格衍射作用，能反射特定波長(zhǎng)的入射光，形成區(qū)別于色素顏色的“結(jié)構(gòu)顏色”。這種“結(jié)構(gòu)色”由于對(duì)如入射光的反射能產(chǎn)生類似珠光顏料、金屬顏料這類效果顏料的色彩，并可以通過(guò)改變材料種類及結(jié)構(gòu)排列實(shí)現(xiàn)對(duì)色彩的調(diào)控，呈現(xiàn)豐富多彩的色彩效果。結(jié)構(gòu)色還能產(chǎn)生入射光照射時(shí)從不同角度觀察呈現(xiàn)不同色彩的虹彩效果。同時(shí)，光子晶體結(jié)構(gòu)色還因其區(qū)別于色素色的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其具有不褪色、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。公開號(hào)為CN104418972的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種通過(guò)噴霧干燥的方法制備光子晶體膠囊顏料的方法。雖然其中公開了一種光子晶體顏料的制備方法，但噴霧干燥法制備的膠囊由于表面張力最小化作用形成球形顏料細(xì)顆粒，其無(wú)法提供足夠的反射面來(lái)反射入射光，因而很難實(shí)現(xiàn)光子晶體的絢麗色彩效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種片狀光子晶體顏料及其制備方法和應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種片狀光子晶體顏料的制備方法，包括以下步驟：(1)將單分散納米微球乳液、無(wú)機(jī)納米顆粒混合并攪拌均勻得到混合物；然后將前述混合物涂覆在基材表面，并干燥形成龜裂的光子晶體膜；(2)在步驟(1)制得的龜裂的光子晶體膜表面涂覆水性乳液，并加熱固化，形成片狀光子晶體，即得片狀光子晶體顏料。上述技術(shù)方案中，步驟(1)中，所述單分散納米微球選自但不限于：聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、二氧化硅、二氧化鈦、四氧化三鐵或酚醛樹脂；所述單分散納米微球粒徑是80~900納米；所述單分散納米微球的單分散性PDI小于0.3。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述單分散納米微球粒徑為120~400納米；所述單分散納米微球的單分散性PDI小于0.04。上述技術(shù)方案中，步驟(1)中，所述單分散納米微球?yàn)闊o(wú)色微球或彩色微球。上述技術(shù)方案中，步驟(1)中，所述無(wú)機(jī)納米顆粒可以選擇但不限于：二氧化鈦、氧化鋅、氧化鐵、四氧化三鐵或氧化鎂中的一種或者一種以上的組合，并且所述無(wú)機(jī)納米顆粒粒徑小于500納米。上述技術(shù)方案中，步驟(1)中，所述單分散納米微球乳液的質(zhì)量與無(wú)機(jī)納米顆粒的質(zhì)量的比為65~81：7~25。上述技術(shù)方案中，步驟(1)中，所述基材選自玻璃、陶瓷、金屬、紙、PET膜、PVC膜。上述技術(shù)方案中，步驟(1)中通過(guò)控制干燥溫度使光晶膜龜裂，干燥溫度為45~90℃。優(yōu)選的技術(shù)方案中，干燥溫度為50~80℃。上述技術(shù)方案中，步驟(2)中，所述水性乳液選自丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液、水性環(huán)氧樹脂乳液或水性醇酸樹脂乳液。上述技術(shù)方案中，步驟(2)中，固化過(guò)程由于應(yīng)力釋放導(dǎo)致龜裂變大使膜狀光子晶體碎片化，固化的溫度為45~90℃。優(yōu)選的技術(shù)方案中，固化溫度為55~80℃。進(jìn)一步的技術(shù)方案中，所述片狀光子晶體顏料的制備方法，還包括以下步驟：研磨步驟(2)所得片狀光子晶體顏料，即得尺寸均勻的片狀光子晶體顏料。上述技術(shù)方案中，將步驟(2)所得片狀光子晶體顏料研磨至15微米以下。進(jìn)一步的技術(shù)方案中，還可以在步驟(1)中加入顏料的一種或一種以上的混合物。所述顏料為市售有機(jī)顏料或無(wú)機(jī)顏料，選自二氧化鈦、鉛白、鋅白、鋅鋇白、石黑、炭黑、鐵黑、鐵紅、鎘紅、鐵黃、鉻黃、鎘黃、鉻綠、群青、鐵藍(lán)、酞菁藍(lán)、酞菁綠等。并且加入顏料的質(zhì)量與所述單分散納米微球乳液的質(zhì)量、無(wú)機(jī)納米顆粒的質(zhì)量的比為3~12：65~81：7~25。本發(fā)明同時(shí)要求保護(hù)上述制備方法制得的片狀光子晶體顏料。本發(fā)明所述片狀光子晶體顏料可以代替現(xiàn)有技術(shù)中的顏料，用來(lái)制備涂料或油墨，制備得到具有光子晶體材料的涂料或油墨，因此，本發(fā)明同時(shí)要求保護(hù)所述片狀光子晶體顏料制備涂料或油墨的應(yīng)用。本發(fā)明還要求保護(hù)含有所述片狀光子晶體顏料的涂料或油墨。由于上述技術(shù)方案的應(yīng)用，本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明所得一種片狀光子晶體顏料，不僅可以豐富現(xiàn)有珠光顏料的色彩，而且能通過(guò)調(diào)節(jié)微球粒徑大小來(lái)改變色澤，實(shí)現(xiàn)顏料色相與光澤分離，還能在避免添加高污染的效果顏料下賦予油墨制品更加豐富的色澤。同時(shí)，該片狀光子晶體顏料相較于球形光子晶體能更好地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)色的閃虹彩色效果，并由于表面保護(hù)層的存在使其能直接添加到油墨中使用。附圖說(shuō)明附圖1為實(shí)施例1中片狀光子晶體顏料形貌SEM照片；附圖2為實(shí)施例1中片狀光子晶體顏料吸收光譜，對(duì)應(yīng)其色相；附圖3為實(shí)施例1中片狀光子晶體顏料反射光譜，對(duì)應(yīng)其光澤。具體實(shí)施方式實(shí)施例一一種片狀光子晶體的制備方法，包括以下步驟：(1)將粒徑為270納米的苯乙烯乳液75份（固含量50%，PDI為0.03）、粒徑為300納米二氧化鈦22份、氧化鐵紅顏料3份混合并攪拌均勻，攪拌時(shí)間為20分鐘；(2)將步驟（1）制備的混合液涂覆在基材表面，并在70℃下干燥10分鐘形成龜裂的光子晶體膜；(3)在步驟（2）制備的涂膜表面涂覆水性丙烯酸乳液，并于60℃下固化30分鐘，使膜狀光子晶體碎片化，形成片狀光子晶體；（4）將步驟（3）碎片化的光子晶體通過(guò)研磨，即可得片狀光子晶體顏料。采用光學(xué)顯微鏡觀察片狀光子晶體尺寸，利用光纖光譜儀測(cè)試片狀光子晶體碎片化前的光譜，通過(guò)艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定色澤，光源為D65/10°。檢測(cè)制得油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo)：片狀光子晶體顏料尺寸為30-60μm，光纖光譜儀反射峰620nm，顏料呈紅色色相，黃綠色光澤。艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定數(shù)據(jù)如表1所示。表1測(cè)試角度L*a*b*45as-151157.23-3.9219.6445as1598.452.3413.2145as2597.60-1.906.3245as4596.47-2.593.4845as7599.16-1.292.4645as11098.551.501.81實(shí)施例二一種片狀光子晶體的制備方法，包括以下步驟：(1)將粒徑為210納米的聚丙烯酸酯乳液70份（固含量40%，PDI為0.02）、粒徑為300納米氧化鋅20份、酞菁綠顏料10份混合并攪拌均勻，攪拌時(shí)間為18分鐘；(2)將步驟（1）制備的混合液涂覆在基材表面，并在65℃下干燥15分鐘形成龜裂的光子晶體膜；(3)在步驟（2）制備的涂膜表面涂覆水性聚氨酯乳液，并于80℃下固化30分鐘，使膜狀光子晶體碎片化，形成片狀光子晶體；（4）將步驟（3）碎片化的光子晶體通過(guò)研磨，即可得片狀光子晶體顏料。采用光學(xué)顯微鏡觀察片狀光子晶體尺寸，利用光纖光譜儀測(cè)試片狀光子晶體碎片化前的光譜，通過(guò)艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定色澤，光源為D65/10°。檢測(cè)制得油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo)：片狀光子晶體顏料尺寸為20-85μm，光纖光譜儀反射峰530nm，顏料呈綠色色相，黃綠色光澤。艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定數(shù)據(jù)如表2所示。表2測(cè)試角度L*a*b*45as-15104.39-3.8221.7945as1587.412.6416.7245as2590.74-1.359.3245as4592.35-2.335.5845as7595.36-1.454.6645as11097.541.522.81實(shí)施例三一種片狀光子晶體的制備方法，包括以下步驟：(1)將粒徑為900納米的聚丙烯酰胺乳液79份（固含量39%，PDI為0.04）、粒徑為390納米氧化鎂15份、酞菁綠顏料6份混合并攪拌均勻，攪拌時(shí)間為18分鐘；(2)將步驟（1）制備的混合液涂覆在基材表面，并在80℃下干燥5分鐘形成龜裂的光子晶體膜；(3)在步驟（2）制備的涂膜表面涂覆水性環(huán)氧樹脂乳液，并于50℃下固化25分鐘，使膜狀光子晶體碎片化，形成片狀光子晶體；（4）將步驟（3）碎片化的光子晶體通過(guò)研磨，即可得片狀光子晶體顏料。采用光學(xué)顯微鏡觀察片狀光子晶體尺寸，利用光纖光譜儀測(cè)試片狀光子晶體碎片化前的光譜，通過(guò)艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定色澤，光源為D65/10°。檢測(cè)制得油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo)：片狀光子晶體顏料尺寸為26-105μm，光纖光譜儀反射峰480nm，顏料呈綠色色相，紅色光澤。艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定數(shù)據(jù)如表3所示。表3測(cè)試角度L*a*b*45as-1578.45-5.4912.0645as1592.8423.7420.1945as2545.316.013.7445as4559.822.31-6.2045as7560.54-0.78-9.1045as11063.100.78-5.67實(shí)施例四一種片狀光子晶體的制備方法，包括以下步驟：(1)將粒徑為180納米的二氧化硅乳液81份（固含量49%，PDI為0.06）、粒徑為90納米四氧化三鐵7份、鐵紅顏料12份混合并攪拌均勻，攪拌時(shí)間為21分鐘；(2)將步驟（1）制備的混合液涂覆在基材表面，并在50℃下干燥15分鐘形成龜裂的光子晶體膜；(3)在步驟（2）制備的涂膜表面涂覆水性醇酸樹脂乳液，并于75℃下固化40分鐘，使膜狀光子晶體碎片化，形成片狀光子晶體；（4）將步驟（3）碎片化的光子晶體通過(guò)研磨，即可得片狀光子晶體顏料。采用光學(xué)顯微鏡觀察片狀光子晶體尺寸，利用光纖光譜儀測(cè)試片狀光子晶體碎片化前的光譜，通過(guò)艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定色澤，光源為D65/10°。檢測(cè)制得油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo)：片狀光子晶體顏料尺寸為15-65μm，光纖光譜儀反射峰480nm，顏料呈紅色色相，黃綠色光澤。艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定數(shù)據(jù)如表4所示。表4測(cè)試角度L*a*b*45as-15103.74-2.8718.7545as15101.451.5411.7645as2595.87-1.979.7445as4592.57-2.076.8545as7594.36-1.754.3245as11095.482.302.51實(shí)施例五一種片狀光子晶體的制備方法，包括以下步驟：(1)將粒徑為180納米的二氧化鈦乳液65份（固含量49%，PDI為0.06）、粒徑為90納米氧化鐵25份、鎘紅顏料10份混合并攪拌均勻，攪拌時(shí)間為21分鐘；(2)將步驟（1）制備的混合液涂覆在基材表面，并在60℃下干燥23分鐘形成龜裂的光子晶體膜；(3)在步驟（2）制備的涂膜表面涂覆水性醇酸樹脂乳液，并于55℃下固化40分鐘，使膜狀光子晶體碎片化，形成片狀光子晶體；（4）將步驟（3）碎片化的光子晶體通過(guò)研磨，即可得片狀光子晶體顏料。采用光學(xué)顯微鏡觀察片狀光子晶體尺寸，利用光纖光譜儀測(cè)試片狀光子晶體碎片化前的光譜，通過(guò)艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定色澤，光源為D65/10°。檢測(cè)制得油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo)：片狀光子晶體顏料尺寸為5-62μm，光纖光譜儀反射峰580nm，顏料呈紅色色相，黃綠色光澤。艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定數(shù)據(jù)如表5所示。表5測(cè)試角度L*a*b*45as-15103.19-2.522.1845as1587.452.84-9.7245as2590.50-3.75-12.6245as4591.25-4.38-11.5845as7592.96-3.75-19.6345as11093.871.42-20.12實(shí)施例六一種片狀光子晶體的制備方法，包括以下步驟：(1)將粒徑為120納米的四氧化三鐵乳液76份（固含量49%，PDI為0.06）、粒徑為90納米氧化鎂14份、酞菁綠顏料10份混合并攪拌均勻，攪拌時(shí)間為21分鐘；(2)將步驟（1）制備的混合液涂覆在基材表面，并在60℃下干燥23分鐘形成龜裂的光子晶體膜；(3)在步驟（2）制備的涂膜表面涂覆水性醇酸樹脂乳液，并于55℃下固化40分鐘，使膜狀光子晶體碎片化，形成片狀光子晶體；（4）將步驟（3）碎片化的光子晶體通過(guò)研磨，即可得片狀光子晶體顏料。采用光學(xué)顯微鏡觀察片狀光子晶體尺寸，利用光纖光譜儀測(cè)試片狀光子晶體碎片化前的光譜，通過(guò)艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定色澤，光源為D65/10°。檢測(cè)制得油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo)：片狀光子晶體顏料尺寸為10-51μm，光纖光譜儀反射峰490nm，顏料呈綠色色相，黃綠色光澤。艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定數(shù)據(jù)如表6所示。表6測(cè)試角度L*a*b*45as-15102.4019.674.7345as15100.7416.0111.9145as2593.217.255.3445as4589.545.97-0.9245as7590.586.321.9045as11092.143.028.00實(shí)施例七一種片狀光子晶體的制備方法，包括以下步驟：(1)將粒徑為400納米的酚醛樹脂乳液76份（固含量45%，PDI為0.03）、粒徑為190納米二氧化鈦14份、鉻黃顏料10份混合并攪拌均勻，攪拌時(shí)間為27分鐘；(2)將步驟（1）制備的混合液涂覆在基材表面，并在65℃下干燥19分鐘形成龜裂的光子晶體膜；(3)在步驟（2）制備的涂膜表面涂覆水性丙烯酸乳液，并于65℃下固化40分鐘，使膜狀光子晶體碎片化，形成片狀光子晶體；（4）將步驟（3）碎片化的光子晶體通過(guò)研磨，即可得片狀光子晶體顏料。采用光學(xué)顯微鏡觀察片狀光子晶體尺寸，利用光纖光譜儀測(cè)試片狀光子晶體碎片化前的光譜，通過(guò)艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定色澤，光源為D65/10°。檢測(cè)制得油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo)：片狀光子晶體顏料尺寸為5-40μm，光纖光譜儀反射峰580nm，顏料呈黃色色相，黃綠色光澤。艾麗色MA-98分光光度儀測(cè)定數(shù)據(jù)如表7所示。表7測(cè)試角度L*a*b*45as-15102.6019.774.3345as15100.7316.2511.2245as2591.734.393.9645as4589.752.475.2245as7591.986.456.4545as11093.143.029.00當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3