制備具有疏水性可調(diào)控的光子晶體結(jié)構(gòu)色紡織品的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紡織品的處理方法，尤其是涉及一種制備具有疏水性可調(diào)控的光子晶體結(jié)構(gòu)色紡織品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]
目前，在傳統(tǒng)的染整工藝中，要制備具有疏水性的著色紡織品通常需要分兩步實現(xiàn):首先，通過施加有色物質(zhì)(染料或顏料)對紡織品進(jìn)行著色，即化學(xué)色素著色。然后，通過施加拒水整理劑對著色紡織品進(jìn)行后整理。其中，使用的拒水整理劑大多是烷烴(一般是18個碳原子)長鏈的化合物或某些有機硅聚合物，如吡啶季銨鹽、羥甲基三聚氰胺衍生物、硬脂酸鉻絡(luò)合物、有機硅等。不僅整個工藝流程冗長復(fù)雜，而且各道工藝過程中將使用大量的染化料試劑，極易對環(huán)境造成污染。
[0003]不同于紡織品上傳統(tǒng)的染料或者顏料著色，結(jié)構(gòu)色的產(chǎn)生無須染料和顏料等化學(xué)著色劑的存在，其實質(zhì)是特殊組織結(jié)構(gòu)對光的色散、散射、干涉和衍射等選擇性反射現(xiàn)象產(chǎn)生的視覺效果，具有高亮度、高飽和度、永不褪色、虹彩現(xiàn)象(顏色隨觀察角度變化)等特點，而這些都是普通顏料色或色素色所不具備的。光子晶體是一種典型的結(jié)構(gòu)生色方式，基本特征是具有光子禁帶，頻率在禁帶范圍內(nèi)的電磁波都被禁止傳播。當(dāng)光子晶體的光子禁帶位于可見光波段(380-780 nm)時，由于禁帶對應(yīng)波長的光在該光子晶體結(jié)構(gòu)中不能傳播而被選擇性反射，進(jìn)而在周期性排列的光子晶體表面形成相干衍射，當(dāng)相長干涉的反射光刺激人眼，便產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色效果。
[0004]以聚苯乙烯膠體微球為結(jié)構(gòu)單元通過自組裝方法構(gòu)建光子晶體結(jié)構(gòu)(即膠體晶體Colloidal PCs)的途徑是獲得光子晶體結(jié)構(gòu)色的簡便而有效的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制備具有疏水性可調(diào)控的光子晶體結(jié)構(gòu)色紡織品的方法，通過控制膠體微球的核殼組成和粒徑，在賦予紡織品不同結(jié)構(gòu)色的同時調(diào)控其疏水性。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明原料配比包含以下以重量份計的組分:單分散膠體微球I?2份(以固含量計)，去離子水100份；其制備方法為:
O將單分散膠體微球與去離子水混合，超聲分散15 min，形成均勾乳液；
2)將紡織品預(yù)先置于塑料培養(yǎng)皿或比色皿中，將所得到的乳液浸沒織物表面，在溫度為45?60°C，相對濕度為40?60%的恒溫恒濕箱中，待溶劑蒸發(fā)20?24h或70?72h，制備得到具有疏水性可調(diào)控的光子晶體結(jié)構(gòu)色紡織品。
[0007]所述單分散膠體微球為納米聚苯乙烯、納米聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)、納米聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)、納米聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)以及納米聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)膠體微球中的任意一種、任意兩種的組合或任意種的組入口 O
[0008]所述紡織品為機織棉織物、滌綸織物、真絲織物、尼龍織物或滌/棉混紡織物。
[0009]所述膠體微球的平均粒徑為150?400 nm。
[0010]所述膠體微球的單分散指數(shù)小于0.08。
[0011]本發(fā)明具有的有益效果是:
本發(fā)明通過調(diào)控膠體微球的核殼組成和粒徑，實現(xiàn)了光子晶體結(jié)構(gòu)色紡織品不同的疏水性調(diào)控，該調(diào)控方法具有操作簡單、成本低廉、綠色環(huán)保和普適性好等特點。
【附圖說明】
[0012]圖1是實施例1中原滌綸織物和重力沉降自組裝不同粒徑的P (St-MAA)微球所得結(jié)構(gòu)色滌綸織物的三維視頻顯微鏡照片，放大倍數(shù)為100倍:(a)為原滌綸織物，(b-d)為結(jié)構(gòu)色滌綸織物，自組裝所用微球的粒徑依次為286，270和255 nm。
[0013]圖2是實施例1中原滌綸織物和重力沉降自組裝不同粒徑的P (St-MAA)微球所得結(jié)構(gòu)色滌綸織物的接觸角照片.(a)為原滌綸織物，(b-d)為結(jié)構(gòu)色滌綸織物，自組裝所用微球的粒徑依次為286，270和255 nm.圖3是實施例5中原棉織物和垂直沉積自組裝不同粒徑的P (St-MAA)微球所得結(jié)構(gòu)色棉織物的三維視頻顯微鏡照片，放大倍數(shù)為100倍.(a)為原棉織物，(b，c)為結(jié)構(gòu)色棉織物，自組裝所用微球的粒徑為275和255 nm.圖4是實施例5中原棉織物和垂直沉積自組裝不同粒徑的P (St-MAA)微球所得結(jié)構(gòu)色棉織物的接觸角照片.(a)為原滌綸織物，(b, c)為結(jié)構(gòu)色滌綸織物，自組裝所用微球的粒徑為275和255 nm。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0015]本發(fā)明采用紡織品的底色為黑色，使光子禁帶不能禁阻的透過光能被黑色底色吸收，從而使光子晶體選擇性反射光產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色更鮮艷，若紡織品的底色不為黑色時，產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色不鮮艷。
[0016]本發(fā)明中用于制備結(jié)構(gòu)色紡織品的膠體微球粒徑在150?400 nm之間，作為組裝光子晶體結(jié)構(gòu)的基本單元，其粒徑是決定光子晶體結(jié)構(gòu)色的主要因素，對于需在可見光(380?780 nm)范圍內(nèi)進(jìn)行選擇性反射而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色效果的目標(biāo)，根據(jù)修正的布拉格衍射公式可計算得到膠體微球所需的粒徑范圍，不同粒徑的膠體微球所構(gòu)建的光子晶體及其結(jié)構(gòu)色不同。膠體微球的單分散性是決定光子晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整性的重要因素，而光子晶體的規(guī)整性則影響結(jié)構(gòu)色的鮮艷度(飽和度)和亮度，用于構(gòu)建光子晶體結(jié)構(gòu)的膠體微球的粒子分散系數(shù)應(yīng)小于0.08。
[0017]本發(fā)明所述的具有不同疏水性的光子晶體結(jié)構(gòu)色紡織品的制備過程中要特別注意自組裝過程的條件(溫度、相對濕度和膠體微球濃度等)，以保證膠體微球自組裝過程的良好完成和光子晶體結(jié)構(gòu)色的實現(xiàn)。溫度和相對濕度影響自組裝液的蒸發(fā)速率，膠體微球濃度影響光子晶體結(jié)構(gòu)的厚度。溫度及濕度不宜過高或過低，膠體微球濃度要適中。
[0018]所述的單分散膠體微球為納米聚苯乙烯(PSt)膠體微球，納米聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)(P (St-MAA))膠體微球，納米聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)(P (St-MMA-AA))膠體微球，納米聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)(P(St-BA-AA))膠體微球，納米聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)(P(St-BA-MAA))膠體微球等。
[0019]在本發(fā)明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所有的設(shè)備和原料等均可從市場購得或是本行業(yè)常用的。
[0020]實施例1:
(1)分別將I份(以固含量計)粒徑為286nm、270 nm和255 nm的單分散P (St-MAA)膠體微球(分散系數(shù)均小于0.08)與100份去離子水混合，超聲分散15min，形成均勾乳液。
[0021]注:P (St-MAA)膠體微球的制備方法見參考文獻(xiàn):Zhou Lan, Liu Guojin,Wu Yujiang, Qinguo Fan and Jianzhong Sha0.The synthesis of core~shelImonodisperse P (St-MAA) microspheres and fabricat1n of photonic crystalsStructure with Tunable Colors on polyester fabrics[J].Fibers and Polymers,2014，15(6): 1112-1122.(2)將所得乳液分別置于具有黑色滌綸織物(與水滴的接觸角為99.55°，潤濕時間為31 S，分別如圖1 (a)和圖2 (a)所示)的塑料培養(yǎng)皿中，使其浸沒織物表面，在55°C，相對濕度60%的恒溫恒濕箱中進(jìn)行重力沉降自組裝。通過乳液中單分散乳膠粒的重力作用，逐漸沉積而形成有序的三維結(jié)構(gòu)色光子晶體，待溶劑蒸發(fā)20-24 h后，P(St-MAA)微球自組裝得到具有疏水性的結(jié)構(gòu)色織物，如圖1所示，圖1 (b-d)顏色依次為橙色，黃色和綠色；如圖2 (b-d)所示，隨著微球粒徑的減小，靜態(tài)接觸角不斷增大，依次為122.01 °、123.70 °和126.25 °，潤濕時間都遠(yuǎn)大于原滌綸織物，依次為450 S，635 s和827 S。
[0022]實施例2:
Cl)分別將I份(以固含量計)粒徑為262 nm、250 nm和222 nm的單分散PSt膠體微球(分散系數(shù)均小于0.08)與100份去離子水混合，超聲分散15min，形成均勾乳液。
[0023]注:PSt