CN105733009A - 一种改善ps胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法 - Google Patents

一种改善ps胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105733009A
CN105733009A CN201610077638.4A CN201610077638A CN105733009A CN 105733009 A CN105733009 A CN 105733009A CN 201610077638 A CN201610077638 A CN 201610077638A CN 105733009 A CN105733009 A CN 105733009A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
colloidal crystal
crystal film
color saturation
plated
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
CN201610077638.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王莉丽
王秀锋
宫在磊
于成龙
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 CN201610077638.4A priority Critical patent/CN105733009A/zh
Publication of CN105733009A publication Critical patent/CN105733009A/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
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/06—Coating with compositions not containing macromolecular substances
    • 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
    • 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)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

一种改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法，属于光子晶体结构色制备技术领域。取平均粒径为340±10nm的PS微球母液，稀释为PS微球浓度为0.1?0.5wt％的乳液，超声分散；将超声清洗过的基片垂直固定在PS乳液中，放入烘箱中干燥，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，采用真空离子溅射法在碳膜表面再镀一层厚度为5?10nm的铂金膜；碳膜提供了光吸收背景，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；铂金膜使其在光子禁带的反射强度进一步增强。宏观上呈色角度依赖性显著降低，色饱和度明显提高，呈现明亮的单一绿色。

Description

一种改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法
技术领域
本发明属于光子晶体结构色制备技术领域，特别涉及一种改善聚苯乙烯(PS)胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法。
背景技术
PS胶体晶体的一个典型用途是在结构色方面的应用。PS胶体晶体结构色因具有高亮度、永不褪色、虹彩现象、持久性和环境友好性，有望取代传统色剂而日益受到国内外学者的广泛关注。目前，PS胶体晶体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胶体晶体结构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胶体晶体膜通常呈色微弱，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胶体晶体膜的颜色会随观察者入射光角度的不同而呈现不同的颜色。在自然光的条件下，只有有经验的人在特定的角度才可以察觉到颜色，而且颜色不够绚丽，色饱和度低，因而限制了它在防伪和装饰领域的应用。如何降低PS胶体晶体膜呈色角度依赖性，提高色饱和度，获得明确的、呈色明亮的、单一绿色PS胶体晶体膜，而不是彩虹色，成为今后的一个研究热门。
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改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法，以解决目前PS胶体晶体膜呈现微弱彩虹色，色饱和度低，呈色具有角度依赖性，不能获得明确的、呈色明亮的、单一绿色的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法，包括如下步骤：
(1)采用乳液聚合法制备平均粒径为340±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；
(4)将已经镀过碳膜的PS胶体晶体膜取出，改变靶材为铂金，采用真空离子溅射法在碳膜表面再镀一层厚度为5-10nm的铂金膜，即得低角度依赖的呈色明亮的单一绿色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碳膜厚度的控制；所述步骤(4)中，通过控制镀膜电流和时间实现对铂金膜厚度的控制。例如，所述步骤(3)中，设置镀膜电流为60mA；所述步骤(4)中，设置镀膜电流为10mA，镀膜时间为50-100s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所得的绿色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，提供了一种有助于增强该材料呈色饱和度的光吸收背景，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，宏观上呈现明亮的单一绿色(R:72G:130B:32；C:60％M:0％Y:100％K:25％)，不再是彩虹色。
(2)本发明所得的绿色PS胶体晶体膜表面在镀碳膜的基础上又镀了一层铂金膜，使其在降低禁带以外波长反射率的同时，禁带的反射率进一步增强，从而色饱和度进一步提高。
(3)本发明所得的绿色PS胶体晶体膜无论从那个角度观察都呈现明亮的单一绿色，呈色角度依赖性大大降低。
(4)本发明以乳液聚合法制备的PS微球母液为原料，不需经过后续处理，只需稀释母液的浓度，为批量生产PS胶体晶体色膜奠定了基础。
附图说明
图1是本发明组装前所用的PS微球形貌图。
图2是本发明组装后的绿色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。
本发明一种改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法，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340±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。
(4)将已经镀过碳膜的PS胶体晶体膜取出，改变靶材为铂金，采用真空离子溅射法镀铂金膜，设置镀膜电流为10mA，镀膜时间为50-100s，在碳膜表面再镀一层厚度为5-10nm的铂金膜，即可得到低角度依赖的、呈色明亮的、单一绿色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。组装后的低角度依赖高饱和度，呈色明亮的单一绿色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，宏观上呈色角度依赖性显著降低，色饱和度明显提高，呈现明亮的单一绿色，不再是彩虹色。

Claims (4)

1.一种改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法，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340±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；
(4)将已经镀过碳膜的PS胶体晶体膜取出，改变靶材为铂金，采用真空离子溅射法在碳膜表面再镀一层厚度为5-10nm的铂金膜，即得低角度依赖的呈色明亮的单一绿色PS胶体晶体膜。
2.根据权利要求1所述改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法，其特征在于，所述基片为玻璃基片、金属基片或有机基片等。
3.根据权利要求1所述改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法，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碳膜厚度的控制；所述步骤(4)中，通过控制镀膜电流和时间实现对铂金膜厚度的控制。
4.根据权利要求1所述改善PS胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，设置镀膜电流为60mA；所述步骤(4)中，设置镀膜电流为10mA，镀膜时间为50-100s。
CN201610077638.4A 2016-02-03 2016-02-03 一种改善ps胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法 Pending CN105733009A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610077638.4A CN105733009A (zh) 2016-02-03 2016-02-03 一种改善ps胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610077638.4A CN105733009A (zh) 2016-02-03 2016-02-03 一种改善ps胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105733009A true CN105733009A (zh) 2016-07-06

Family

ID=56244883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610077638.4A Pending CN105733009A (zh) 2016-02-03 2016-02-03 一种改善ps胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105733009A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113930732A (zh) * 2021-09-09 2022-01-14 北京印刷学院 一种基于激光后处理的图案化随角异色结构色薄层及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103243368A (zh) * 2013-03-28 2013-08-14 中国科学院化学研究所 全光谱色彩调控的二维光子晶体结构设计及基于多孔氧化铝材料的制备方法
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 (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103243368A (zh) * 2013-03-28 2013-08-14 中国科学院化学研究所 全光谱色彩调控的二维光子晶体结构设计及基于多孔氧化铝材料的制备方法
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 (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.N.扎伊德尔等: "《真空紫外光谱学》", 30 September 1990 *
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
CN113930732A (zh) * 2021-09-09 2022-01-14 北京印刷学院 一种基于激光后处理的图案化随角异色结构色薄层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103739209B (zh) 纳米二氧化硅中空粒子组成的多孔防反射薄膜及其制备方法
CN108254807A (zh) 大面积反蛋白石光子晶体多孔薄膜的制备方法
CN102031566A (zh) 基于表面等离子体效应的全有机一维光子晶体及制备方法
Wang et al. Preparation of photonic crystal heterostructures composed of two TiO2 inverse opal films with different filling factors
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
CN108821603A (zh) 一种复合结构色材料的制备方法
CN105733009A (zh) 一种改善ps胶体晶体膜呈色角度依赖性和色饱和度的方法
Chen et al. Tunable high reflective bands to improve quantum dot white light-emitting diodes
CN106045330B (zh) 一种介孔SiO2薄膜的制备方法及其产品和应用
Wu et al. Large-scale reflective optical Janus color materials
CN110002768A (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
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
Feng et al. Symmetric Thin Films Based on Silicon Materials for Angle‐Insensitive Full‐Color Structural Colors
CN105733011A (zh) 一种呈色绚丽的ps胶体晶体彩虹膜的制备方法
US20230106637A1 (en) Broadband infrared absorber based on epsilon-near-zero material
CN105733010A (zh) 一种低角度依赖高饱和度红色ps胶体晶体膜的制备方法
CN108103555B (zh) 电泳沉积法制备结构色ito的方法
CN105714291A (zh) 一种呈色绚丽的SiO2胶体晶体彩虹膜的制备方法
CN108802861B (zh) 一种基于光子晶体“三明治”结构“分光镜”及其制备方法
CN105671550A (zh) 一种饱和度可调控的SiO2胶体晶体彩虹膜的制备方法
CN106190096B (zh) 一种力敏型TiO2/BOx微米晶压力变色薄膜的制备方法
CN105714290A (zh) 一种低角度依赖高饱和度蓝色SiO2胶体晶体膜的制备方法
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
CN109599497A (zh) 基于微纳结构的可调色钙钛矿led及其制备方法

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: 20160706

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication