CN105713214A - 一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法 - Google Patents

一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105713214A
CN105713214A CN201610077666.6A CN201610077666A CN105713214A CN 105713214 A CN105713214 A CN 105713214A CN 201610077666 A CN201610077666 A CN 201610077666A CN 105713214 A CN105713214 A CN 105713214A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal film
emulsion
colloidal crystal
film
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610077666.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王莉丽
王秀锋
刘派
王浩
江红涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN201610077666.6A priority Critical patent/CN105713214A/zh
Publication of CN105713214A publication Critical patent/CN105713214A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0605—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06—Polystyrene

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法，属于光子晶体结构色制备技术领域。取平均粒径为440±10nm的PS微球母液，以去离子水为溶剂稀释为PS微球浓度为0.1?0.5wt％的乳液，置于玻璃器皿中超声分散30?60min；将清洗过的基片垂直固定在分散的PS乳液中，放入烘箱中缓慢干燥，控制烘干温度为40?65℃；采用蒸镀仪在组装好的PS胶体晶体膜表面镀厚度为5?10nm的碳膜，提供了一种光吸收背景，使其在光子禁带的反射率增强，对禁带以外波长的反射率降低，吸收了杂散光；宏观上呈色表现为低角度依赖性，呈现单一红色，不再是彩虹色。

Description

一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法
技术领域
本发明属于光子晶体结构色制备技术领域，特别涉及一种低角度依赖的红色聚苯乙烯(PS)胶体晶体膜的制备方法。
背景技术
结构色是当光线照射到物体表面的时候，通过可见光与物质的物理上的微观结构发生相互作用，产生的对某些波长的选择性反射和透射的效应，导致我们感知到颜色。结构色现象在自然界中并不少见，比如蓝色的天空源自瑞利散射，水面上油渍的颜色源自薄膜干涉，彩虹源自折射等。结构色与物质微结构和材料性质有关。只要产生结构色的微结构极其材料的物理性质不变，结构色永不褪色。结构色是运用结构产生颜色，比色素更环保，结构色通常具有虹彩效应，所以，在替代传统色剂、防伪和装饰领域有着很广阔的应用前景。
聚苯乙烯(PS)胶体晶体膜的一个典型用途是在结构色方面的应用。目前，PS胶体晶体膜的制备方法主要有电子微加工法、激光全息法和胶体自组装法等。物理制备方法一般较为复杂、费时、成本高，又需要多个步骤才能完成。相比之下，胶体自组装法是一种简单、快速和廉价的化学制备方法。然而，胶体自组装法制备的PS胶体晶体膜不可避免的会引入一些随机的缺陷，比如堆垛层错、粒子的缺失、取向的不可控制和位错等，这些随机缺陷会降低禁带的反射率，散射禁带以外波长的光。
目前，人工合成的PS胶体晶体膜通常在特定的角度反射出彩虹色，有一定的角度依赖性，也就是说PS胶体晶体膜的颜色不是一成不变的，会根据观察者入射光角度的不同而呈现不同的颜色，因而限制了它在防伪和装饰领域的应用。如何获得明确的单一颜色，而不是彩虹色，成为今后的一个重点研究方向。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法，以解决目前PS胶体晶体膜呈色具有角度依赖性，呈现彩虹色，不能获得明确的单一红色的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用乳液聚合法制备平均粒径为440±10nm的PS微球母液，以去离子水为溶剂，将其稀释为PS微球浓度为0.1-0.5wt％的乳液，置于30-100mL玻璃器皿中超声分散30-60min；
(2)用去离子水清洗基片，然后分别在乙醇和去离子水中超声清洗30-90min后烘干备用，将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的PS乳液中，放入烘箱中9-12h缓慢烘干得到组装好的PS胶体晶体膜，烘干温度为40-65℃；
(3)将从烘箱中取出的PS胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，使PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5-10nm，即可得到单一红色PS胶体晶体膜。
所述基片为玻璃基片、金属基片、有机基片等。
所述步骤(3)中，通过控制镀膜电流和碳丝的粗细实现对PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度的控制。例如可设置镀膜电流为60mA。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所得的红色PS胶体晶体膜微观上呈现高质量的密排六方结构，由于该胶体晶体膜表面喷涂了一层很薄的碳膜，提供了一种光吸收背景，使其在光子禁带的反射率增强，而对禁带以外波长的反射率降低，吸收了杂散光，宏观上不再呈现彩虹色，而是单一红色(R:238G:124B:107；C:0％M:65％Y:30％K:0％)。
(2)本发明所得的红色PS胶体晶体膜无毒、永不退色，是一种环境友好材料，同时，该胶体晶体膜具有不可复制性，在防伪和装饰领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明组装前所用的PS微球形貌图。
图2是本发明组装后的红色PS胶体晶体膜微观形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用乳液聚合法制备单分散性、均一性良好的平均粒径为440±10nm的PS微球母液，以去离子水为溶剂，将其稀释为PS微球浓度为0.1-0.5wt％的乳液，置于30-100mL玻璃器皿中超声分散30-60min。
(2)用去离子水清洗基片，然后分别在乙醇和去离子水中超声清洗30-90min后烘干备用。将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的PS乳液中，放入烘箱中9-12h缓慢烘干，控制烘干温度为40-65℃。
(3)将从烘箱中取出的已经组装好的PS胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，设置镀膜电流为60mA，通过碳丝的粗细来调整碳膜的厚度，使PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5-10nm，即可得到单一红色PS胶体晶体膜。
本发明组装前所用的PS微球如图1所示，其粒径均匀。组装后的红色PS胶体晶体膜如图2所示，可见其微观上呈现高质量的密排六方结构，宏观上呈色表现为低角度依赖性，呈现单一红色，不再是彩虹色。

Claims (4)

1.一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用乳液聚合法制备平均粒径为440±10nm的PS微球母液，以去离子水为溶剂，将其稀释为PS微球浓度为0.1-0.5wt％的乳液，置于30-100mL玻璃器皿中超声分散30-60min；
(2)用去离子水清洗基片，然后分别在乙醇和去离子水中超声清洗30-90min后烘干备用，将清洗过的基片垂直固定在已超声分散的PS乳液中，放入烘箱中9-12h缓慢烘干得到组装好的PS胶体晶体膜，烘干温度为40-65℃；
(3)将从烘箱中取出的PS胶体晶体膜放入蒸镀仪中镀碳膜，使PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度为5-10nm，即可得到单一红色PS胶体晶体膜。
2.根据权利要求1所述低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法，其特征在于，所述基片为玻璃基片、金属基片或有机基片。
3.根据权利要求1所述低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，通过控制镀膜电流和碳丝的粗细实现对PS胶体晶体膜表面的碳膜厚度的控制。
4.根据权利要求1所述低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，设置镀膜电流为60mA。
CN201610077666.6A 2016-02-03 2016-02-03 一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法 Pending CN105713214A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610077666.6A CN105713214A (zh) 2016-02-03 2016-02-03 一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610077666.6A CN105713214A (zh) 2016-02-03 2016-02-03 一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105713214A true CN105713214A (zh) 2016-06-29

Family

ID=56155733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610077666.6A Pending CN105713214A (zh) 2016-02-03 2016-02-03 一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105713214A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107201690A (zh) * 2017-02-23 2017-09-26 苏州贝彩纳米科技有限公司 一种利用微球制备结构色涂层的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102662312A (zh) * 2012-04-20 2012-09-12 陕西科技大学 一种金属基印刷ps 版上预感光涂层的清洗液及清洗方法
CN104804205A (zh) * 2015-04-23 2015-07-29 天津大学 具有各向异性的聚合物/碳管复合薄膜材料的制备方法
CN105175015A (zh) * 2015-09-21 2015-12-23 陕西科技大学 一种低角度依赖性紫色硫化锌结构色薄膜及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102662312A (zh) * 2012-04-20 2012-09-12 陕西科技大学 一种金属基印刷ps 版上预感光涂层的清洗液及清洗方法
CN104804205A (zh) * 2015-04-23 2015-07-29 天津大学 具有各向异性的聚合物/碳管复合薄膜材料的制备方法
CN105175015A (zh) * 2015-09-21 2015-12-23 陕西科技大学 一种低角度依赖性紫色硫化锌结构色薄膜及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王芬 等: ""聚苯乙烯光子晶体结构色的制备及其性能研究"", 《陕西科技大学学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107201690A (zh) * 2017-02-23 2017-09-26 苏州贝彩纳米科技有限公司 一种利用微球制备结构色涂层的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Goerlitzer et al. Bioinspired photonic pigments from colloidal self‐assembly
JP6739071B2 (ja) コア−シェル粒子を含む膜及び物品
CN108254807A (zh) 大面积反蛋白石光子晶体多孔薄膜的制备方法
Brudieu et al. Sol–gel route toward efficient and robust distributed Bragg reflectors for light management applications
WO2019237827A1 (zh) 一种通过强电磁共振产生亮丽结构色材料的制备方法
CN104120394B (zh) 一种Ag/TiO2纳米复合变色材料制备方法
CN112499986A (zh) 一种反射波长可调的反射增透玻璃及其制备方法
JP2009120835A (ja) 透明基材の可視光及び太陽光の透光率が低下しない透明アクアベースナノゾル・ゲルコーティング剤組成物およびそのコーティング方法
TW200922877A (en) Substrate with hard coat film and coating solution for forming hard coat film
TWI732077B (zh) 混合式著色金屬顏料
CN103753995A (zh) 一种基于彩色喷墨打印制备渐变折射率增透膜的方法
CN101570401B (zh) 一种自清洁玻璃的制备方法
CN108821603A (zh) 一种复合结构色材料的制备方法
CN107201690B (zh) 一种利用微球制备结构色涂层的方法
CN105713214A (zh) 一种低角度依赖的红色聚苯乙烯胶体晶体膜的制备方法
Wu et al. Large-scale reflective optical Janus color materials
CN110002768B (zh) 紧密排布的复合二氧化硅纳米球阵列结构及仿蛾眼减反结构和制备方法
Feng et al. Symmetric Thin Films Based on Silicon Materials for Angle‐Insensitive Full‐Color Structural Colors
CN106782751A (zh) 一种彩色银浆、太阳能电池及光伏组件
CN105694085A (zh) 一种降低ps胶体晶体膜呈色角度依赖性的方法
CN102873726A (zh) 一种木质基光敏变色复合材料的制备方法
CN105733011A (zh) 一种呈色绚丽的ps胶体晶体彩虹膜的制备方法
CN105714291A (zh) 一种呈色绚丽的SiO2胶体晶体彩虹膜的制备方法
CN105695992A (zh) 一种低角度依赖的蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法
CN107217304B (zh) 一种蚕丝蛋白光子晶体彩粉

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160629

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication