CN106894245A - 结构色面料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种结构色面料的制备方法，包括以下步骤：采用超声波和/或等离子处理织物表面；将P(St‑MMA‑AA)复合微球分散到水中，得到胶体乳液，胶体乳液中复合微球的质量分数为8‑15％；将步骤(2)得到的胶体乳液与聚丙烯酸酯粘合剂、碳黑混匀后得到喷涂染料；使用喷涂染料对处理过的织物进行喷涂，得到显色面料，然后经热定型后得到结构色面料。本发明通过喷涂的方法，在普通织物的表面涂覆一层特制的结构色染料，从而快速使得织物染上鲜艳明亮的颜色，并且还赋予结构色织物耐水洗，耐摩擦，超疏水等性能。由于这种方法成本低，上染率极快，制备过程简单易行，并且颜色效果好功能性显著，有助于实现大量生产。

Description

结构色面料的制备方法
技术领域
本发明涉及面料制备技术领域，尤其涉及一种结构色面料的制备方法。
背景技术
纺织品的着色是纺织工业中非常重要的一个环节，目前纺织品生色的途径几乎全部来自于印染这一过程，通过在纤维和织物表面施加化学有色物质(吸附染料或固着颜料)来使得纺织品呈现丰富多彩的颜色。纺织品的颜色主要取决于色素的分子结构，即染料或颜色分子结构与吸收光谱的关系。但由于印染过程具有复杂的工艺流程，需要大量新鲜水作为染料上染的媒介物，导致大量未被利用的化学染料及助剂残留在水中形成污染。目前传统纺织印染行业高污染、高能耗、低资源利用率的缺点越来越被人们所关注。随着节能减排的呼声越来越高，开发出一种绿色无污染的纺织品显色技术显得尤为重要。不难发现，自然界中有许多颜色并不是来源于色素，而是来源于光与一定微纳结构的相互作用，包括利用干涉，衍射和散射产生颜色，如孔雀羽毛，蝴蝶的翅膀，甲虫鳞片的颜色等等。因此人们可以仿造自然界已有的结构，通过结构色这种纯物理的方法来使纺织品显色，从而避免印染过程带来的环境污染，这是一种绿色环保的显色技术，并且具有色泽明亮鲜艳，永不退色的优势，开发出具有结构色的纺织品对纺织行业今后的发展有着举足轻重的意义。
目前，对于结构色的研究还处于试验阶段，其颜色一般被用来作为涂料，探测器，光催化等领域，几乎很少被直接运用在纺织领域上。结构色面料的制备方法主要包括三大类：(1)胶体颗粒的重力沉降自组装。织物表面的三维光子晶体结构可以通过重力沉降法制备，由于重力的作用，分散液发生沉积，是一种最简单的着色方法。在沉积的过程中胶体颗粒逐渐聚集，随着溶剂的蒸发，会产生胶体颗粒的自组装、结晶化，胶体颗粒在这种驱动力的作用下形成紧密有序的结构，并产生颜色，胶体颗粒的大小与溶液密度，沉积速率都是影响织物着色的重要条件；(2)胶体颗粒的垂直沉积法。将织物垂直放置到充满胶体悬浮液中，并在恒温恒湿的真空干燥箱中静置72小时，随着水分的蒸发，胶体颗粒由于织物表面的毛细力作用到表面形成有序性良好的结构，结构对可见光具有一定的选择反射性，因而织物产生出颜色(3)静电纺丝法制备结构色纤维膜。主要是通过静电纺丝的方法将胶体颗粒与聚合物的溶液以纤维的形式纺出来，形成由微球粘结而成的胶体晶体纤维，得到胶体晶体纤维膜。进一步将聚合物溶解掉，就出现了结构色的效果。
虽然已出现了较多绿色环保且高亮度的结构色面料，但是仍然存在一些问题。对于利用胶体微球沉积或者自组装的方法制备结构色面料来说，由于胶体微球完全通过毛细力或者自组装的驱动力组装在一起，导致微球与织物表面的结合力不强，很容易在后续水洗，摩擦中对胶体微球的排列产生破坏，从而影响织物的色者效果；此外，该方法在制备过程中需要大量的胶体微球溶液，一方面导致原料的浪费，另一方面由于沉积层太厚而影响织物的后续使用；胶体颗粒极容易在沉积的过程中自组装产生大量的结晶化，结晶区的有序排列导致制备的结构色面料具有明显的虹彩效应，因而对结构色织物的大范围使用产生了一定的局限性。通过静电纺丝的方法制备的结构色膜，虽然方法简单，也可以较快速制备类似颜色鲜艳的织物，但是由胶体微球粘结形成的纤维膜力学性质非常差，并且有虹彩现象，所以无法得到实际应用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种结构色面料的制备方法，其在经处理的织物表面喷涂一层结构色染料，制得结构色面料，通过喷涂快速制备耐水洗，超疏水结构色面料。
本发明提供了一种结构色面料的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用超声波和/或等离子处理织物表面；
(2)将P(St-MMA-AA)复合微球分散到水中，得到胶体乳液，胶体乳液中复合微球的质量分数为8-15％；
(3)将步骤(2)得到的胶体乳液与聚丙烯酸酯粘合剂、碳黑混匀后得到喷涂染料；
(4)使用步骤(3)得到的喷涂染料对步骤(1)处理过的织物进行喷涂，得到显色面料，然后经热定型后得到结构色面料。
进一步地，在步骤(1)中，在步骤(1)中，还包括将织物放在丙烯酸气体中接枝处理的步骤。
进一步地，对织物进行丙烯酸接枝处理包括以下步骤：首先对织物进行清洗，经乙醇、丙酮交替超声洗涤三次，晾干后，将织物进行等离子处理，织物表面的-C＝O,-COOH/-COOR和-OH等基团活性显著提高后，放入丙烯酸气体中接枝处理，仅对疏水性织物进行丙烯酸接枝处理。疏水性织物为涤纶、丙纶和维纶中的一种或几种。
进一步地，在气体压强40-60Pa，放电功率40-50W的条件下接枝处理120-180s。
进一步地，在步骤(1)中，对于一般织物，采用超声波清洗去除织物表面的杂质；对于特别的非亲水织物，通过氧等离子处理，活化织物表面基团，增强其亲水性能。一般织物为棉、麻、丝、毛等，非亲水织物为涤棉等混纺织物。超声波处理织物表面的目的是为了更好的去除织物表面的蜡和油脂，跟够在后续喷涂的过程中使微球较好的附着于织物表面。
进一步地，在步骤(1)中，在步骤(1)中，等离子为氧气、氢气、氩气、氮气和四氟化碳等离子中的一种或几种。等离子中的电子和阴离子以及部分活性原子具有很强的氧化能力，可以在纤维表层发生氧化作用，不同的气体在纤维表面将引入不同的官能团，包括羟基，羧基，羰基，过氧基，氨基，亚氨基或氰基等。
进一步地，在步骤(1)中，等离子处理的气体压强为70-90Pa，放电功率为100-120W，处理时间为120-180s。
进一步地，在步骤(2)中，采用乳液聚合法得到P(St-MMA-AA)复合微球；洗涤后分散到水中。可以通过改变引发剂APS或者SDBS的量来调节颗粒的大小。P(St-MMA-AA)复合微球的颗粒大小为150-300nm。
进一步地，对P(St-MMA-AA)复合微球离心洗涤三次。
进一步地，在步骤(3)中，胶体乳液与聚丙烯酸酯粘合剂、碳黑的质量比为100:1-5:2-4。聚丙烯酸酯为亲水性粘合剂，具有较高的黏度，能够使纳米颗粒牢固的粘附在纤维表面，另外聚丙烯酸酯粘合剂中含有大量N-羟甲基丙烯酸胺，其中的N-H键能与微球表面的-OH基团脱水缩合形成共价键，大大提高了结构色织物的牢度。碳黑的粒径为10-50nm，是一种清洁吸光材料，能够吸收光子晶体中大量的非相干散射光，提高结构色织物的饱和度，改变碳黑的用量，能起到精确调控颜色饱和度的作用。
进一步地，在步骤(3)中，聚丙烯酸酯粘合剂在引发剂过硫酸铵的作用下，由丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、N-羟甲基丙烯酰胺、醋酸乙烯酯和丙烯酰胺聚合得到，同时添加了海藻酸钠。聚丙烯酸酯粘合剂(PA)可通过商业途径获得，其型号是TS03-15。
进一步地，在步骤(3)中，采用搅拌和超声法混匀胶体乳液与聚丙烯酸酯粘合剂、碳黑。搅拌时间为10-60min，超声时间为10-60min。
进一步地，在步骤(3)中，将聚丙烯酸酯加入胶体乳液中，搅拌10-60min，然后加入碳黑，超声10-60min，使制备的染料分散均匀。
进一步地，在步骤(4)中，在距离织物10-20cm处，在40-50kPa的气压下进行喷涂。当喷涂距离小于10cm时，混合液中的溶液来不及挥发就涂覆到织物表面，大量的微球会形成自组装，形成完整的晶形，使结构色织物具有虹彩效应，并且表面的涂层较厚时会严重影响织物手感；当喷涂距离大于20cm时，织物表面接收到的喷涂染料很少，影响了织物的染色效果。
进一步地，在步骤(4)中，将显色面料在80-100℃下进行热定型。热定型时间为1-3h。在80-100℃下高温定型，使得移动到微球表面的苯环数量超过了羟基和羧基的数量，加上喷涂导致的表面粗糙度大，使织物具有接触角>150°的超疏水性。
P(St-MMA-AA)微球是一种核壳结构的聚合物颗粒，内层是表面含有大量疏水性苯环的聚苯乙烯PS结构，外层是聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚丙烯酸PAA的复合结构，微球表面含有亲水的羧基和羟基，因此赋予了微球一定的亲疏水性转换的条件，并且微球表面的羟基是与织物和粘合剂生成共价键提高色牢度的关键。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明通过表面喷涂技术制备结构色面料，借鉴涂料涂覆的技术，通过喷涂的方法，在普通织物的表面涂覆一层特制的结构色染料。涂料中的溶液受到高压喷射而快速挥发，抑制了自组装过程中微球与微球间长程的静电相互作用，破坏了胶体结构长程有序的排列，形成的非晶光子结构减少了虹彩效应，从而使织物快速染上鲜艳明亮的非虹彩颜色。通过控制P(St-MMA-AA)微球的尺寸可以精确调控色调，本发明使用150-300nm尺寸的微球，可以形成蓝色到红色的结构色面料，覆盖可见光光谱。通过改变碳黑的加入量来改变涂层的吸光度，能够精确调控织物颜色的饱和度和亮度。聚丙烯酸酯粘合剂具有很高的黏附性，将微球与纤维牢牢黏附，并且在80-100℃的条件下，粘合剂中的N-H与-OH形成共价键进一步提高了结构色织物的牢度，这赋予结构色织物耐水洗，耐摩擦等性能。由于这种方法成本低，上染率极快，制备过程简单易行，并且颜色效果好功能性显著，有助于实现大量生产。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是制备结构色面料的原理示意图；
图2是P(St-MMA-AA)复合微球的结构示意图与投射纤维镜图片；
图3是P(St-MMA-AA)复合微球的扫描电子显微镜照片及粒径图；
图4是采用不同粒径的微球所制备的具有不同结构色织物的光学图片与反射光谱；
图5是具有不同结构色面料的超景深显微镜图片；
图6是不同面料的扫描电子显微镜图；
图7是结构色面料表面的SEM图及其傅里叶变换图与变角度光谱图；
图8是不同喷涂次数的结构色面料光学图片与其对照的反射光谱图；
图9是改变碳黑加入量所制备的结构色面料光学图片与其对照的反射光谱图；
图10是不同碳黑加入量的结构色面料的K/S与亮度的变化图；
图11为制备的结构色面料按国标进行不同次数水洗后的光学照片；
图12为制备的结构色面料经不同水洗次数的反射光谱图；
图13反映的是不同水洗次数对结构色织物色深(K/S)和亮度的影响；
图14为制备的结构色面料加速1到10次水洗后的光学图片和反射光谱图；
图15为制备的结构色面料不同加速水洗次数的K/S和亮度变化图；
图16为结构色面料的红外光谱图；
图17为结构色面料的X射线光电子能谱分析图；
图18为超疏水织物的光学图片与其接触角；
图19为不同加速水洗次数的结构色面料的接触角变化图；
图20为不同超声震动时间对结构色面料的接触角影响结果；
图21为结构色面料氧等离子刻蚀与热处理的多次循环对疏水性的影响图；
图22为PET机织布的光学照片和SEM图片；
图23为PET机织物表面处理前后接触角及纤维微观形貌；
图24为P(St-MMA-AA)微球的尺寸分布图。微球大小为168nm；
图25为织物喷涂7次的光学照片与表面结构的SEM图片；
图26为喷涂织物的超疏水图和不同加速水洗次数的接触角变化图；
图27为PE无纺布的光学照片和SEM图片；
图28为P(St-MMA-AA)微球的尺寸分布图；
图29为喷涂织物的光学照片与表面结构的SEM图片；
图30为喷涂织物加速水洗的颜色牢度测试结果；
图31为喷涂织物的超疏水图和不同加速水洗次数的接触角变化图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明采用以下方法测试面料性能：
国准水洗：按国准水洗的条件，40℃水温，皂液浓度5g/L，浴比为1:50，水洗周期为10min。将提前在皂液中润湿的织物放入SW-12A耐色牢度试验机中，测试十次。
加速水洗：进一步测试结构色织物的可水洗性(AATCC Test Method 61-2006)，将织物放入，49℃水温，皂液浓度5g/L，150ml水，50颗小钢珠/50mm*100mm的皂液条件中，水洗周期为10min，水洗十次。
等离子处理与热循环：将织物放入等离子处理机中，在气压80Pa，放电功率100W，处理时间150s的环境中，刻蚀之后进行接触角测量，然后干燥放置4小时，测量接触角，反复5次。
实施例1
将40mm*50mm的棉织物依次经乙醇、超纯水超声清洗三次，去除表面杂质，晾干后备用。
通过乳液聚合法合成P(St-MMA-AA)复合微球，具体参照文献Control over theWettability of Colloidal Crystal Films by Assembly Temperature，Macromol.RapidCommun.，2006,27,188中的方法。通过调整引发剂的用量，制备出粒径分别为217nm，257nm，297nm的复合微球。将P(St-MMA-AA)复合微球离心洗涤三次，再分散到去离子水中，得到质量分数为10wt％的胶体乳液。
将聚丙烯酸酯粘合剂按1:50的质量比加入到配好的胶体乳液中，通过磁力搅拌器搅拌20分钟，然后加入碳黑，胶体乳液与碳黑的质量比为100:1，然后再通过超声机超声震荡20分钟，使制备的染料混合均匀。
将分散好的喷涂染料倒入喷枪中，通过高压气泵加压在离织物10cm的位置进行喷射涂覆，气泵压强调到50kPa(可根据实验需求调整喷涂次数，本实施例喷涂次数为5次)，从而在织物表面形成一层胶体微球组成的结构色涂层，使得织物能在3-5s钟内呈现出各种符合审美要求的结构色织物。然后将有颜色的织物放入80度烘箱一小时，进行结构色的定型。
图1为制备结构色面料的原理示意图，通过喷涂的方法在织物表面形成了长程无序短程有序的非晶光子晶体结构，表现出非虹彩效应的结构色。其中图1中各序号代表的含义如下：
1-原织物；2-将混合液喷涂在织物表面；3-经过80-100℃高温处理；4-织物具有非虹彩效应；5-织物颜色可分别调为红色、绿色和蓝色；6-超疏水表面；7-表面耐磨损；8-可水洗；其中4-8代表所制备的织物的性质。
图2A是P(St-MMA-AA)复合微球的结构示意图，图2B是P(St-MMA-AA)复合微球的投射纤维镜图片，从图2B中可以发现，复合颗粒是核壳结构的，并且微球的PMMA/St比例大约为0.052，这与实验配比相符合。
图3是P(St-MMA-AA)复合微球的扫描电子显微镜照片及粒径图，可以看出得到的微球形貌规整，尺寸均一，达到了胶体晶体结构色的制备条件。图3A-3C中微球的尺寸分别为217nm，257nm，297nm。
图4A是采用不同粒径的微球所制备的具有不同结构色织物的光学图片，可以分别看出织物表现为柔和鲜明的蓝紫色(图中a)，绿色(图中b)，红色(图中c)。图4B为三种结构色织物对应的反射光谱，其相应的反射光谱别分在425nm，510nm，659nm处有明显的反射峰，其与人眼观察到的颜色相符。
图5是具有不同结构色面料的超景深显微镜图片，从左到右依次为蓝紫色、绿色、红色，可以看出织物表面非常薄的结构色涂层与织物表面经纱，纬纱清晰的脉络，表明运用喷涂法制备的结构色涂层明显优于其他结构色面料，具有对织物原有的透气性影响不大，并且不会影响织物的柔软性，大大符合了使用标准。
图6是不同面料的扫描电子显微镜图，图6中第一行的三个图为未经处理的原样，图6中第二行的三个图为未加入聚丙烯酸酯粘合剂且仅采用P(St-MMA-AA)乳液处理处理的织物，图6中第三行的三个图为经本发明的方法处理的织物，每行中的三个图从左到右依次放大。从图中可以看出结构色喷涂的织物对织物表面形貌影响不大，复合纳米微球渗入纱线中，紧密的粘连在每根纤维上，纤维与纤维排列依然清晰可见。同时也发现，粘合剂并不影响结构色的形成，对纳米结构的排列没有太大的影响，含有粘合剂聚丙烯酸酯的结构色涂层的微观形貌与纯结构色涂层没有差别。
图7A是结构色面料表面的SEM图及其傅里叶变换图(图7A右上角)，图7B是结构色面料表面的变角度光谱图。从图中可以看到，织物面料表面的微球类似于无序的排列，通过傅里叶变换，观察到一个规整的圆饼图，表明这种结构是短程有序的非晶光子晶体结构，其产生的结构色不依赖角度的改变，这个结构与通过角分辨光谱仪测量的结构一致，0到30°的变化内，反射峰的位置几乎没有改变。
图8A是不同喷涂次数的结构色面料光学图片，第一行为蓝紫色织物，第二行为绿色织物，第三行为红色织物，图8B是其对照的反射光谱图。图8A中，从左至右，喷涂次数逐渐增加，喷涂次数依次为1、2、3、4、5、6、7次，织物表面的涂层越来越厚，亮度也逐渐变亮，颜色有泛白的趋势。图8B中，从下到上，喷涂次数依次为1、2、3、4、5、6、7次，从图8B中可看出，反射光谱的反射强度逐渐增强，这与理论上光子晶体涂层逐渐变多相干光的强度增强一致。
图9A是制备不同碳黑的加入量的结构色面料光学图片，第一行为蓝紫色织物，第二行为绿色织物，第三行为红色织物，图9B是其对照的反射光谱图，从下到上，曲线对应的碳黑加入量分别为0g、0.01g、0.02g、0.03g、0.04g、0.05g。当碳黑的量不同时，织物的色深表现出差异，从左至右，当碳黑的量(从0g-0.05g)逐渐增多时，织物颜色加深，与此同时，导致织物对光的吸收增加，颜色变的更加柔和，因而反射光谱强度随着碳黑的加入量逐渐减弱。
图10对应图9表示的不同碳黑加入量的结构色面料的K/S与亮度的变化图。从图中可以发现，随着碳黑的加入量逐渐增多，对光的吸收增强，结构色面料的色深值，亮度，都逐渐减弱。
图11为制备的结构色面料按国标进行不同次数水洗后的光学照片，下方数字代表水洗次数，从图中可以看出，经国标洗涤后，对织物的染色效果没有明显的改变。
图12为制备的结构色面料经不同水洗次数的反射光谱图与峰位变化图。从反射光谱中可以看到水洗对织物的反射光的强度并没有太大的改变(图12A)，同时也发现多次洗涤并没有改变反射峰的位置(图12B)，表明制备的结构色织物具有一定的耐水洗性能。
图13反映的是不同水洗次数对结构色织物色深(K/S)和亮度的影响。经过多次洗涤，织物的亮度保持不变，K/S色深值变化也不大。从侧面反应了结构色织物的耐水洗性能。
为了进一步探索此方法制备的结构色面料具有良好的耐水洗性。再通过AATCCTest Method标准对织物进行加速水洗，检验其色牢度。将织物放入490水温，皂液浓度5g/L，150ml水，50颗小钢珠/50mm*100mm，的皂液条件中，水洗十次，每次洗涤10min。
图14A和14B分别为制备的结构色面料加速1到10次水洗后的光学图片和反射光谱图；可以看出，加速水洗对织物的颜色效果影响不大，与原样没有太大的差别。
图15为制备的结构色面料不同加速水洗次数的K/S和亮度变化图。可以看出，织物经洗涤摩擦后表面的亮度，织物色深K/S值没有太大的变化，几乎保持均一，反应出织物良好的可水洗性。
图16为结构色面料的红外光谱图，上方曲线代表结构色面料，下方曲线代表原始的未经处理的面料。从图中可以看到1730和697cm-1的吸收峰的变化，1730cm-1(羧基)和697cm-1(苯基)的吸收峰分别表示超亲水与超疏水的特性。经过80度高温的定型，苯基的峰值明显高于羟基。涂层表面表现为疏水的效果。
图17为结构色面料的X射线光电子能谱分析图，图中是对C元素的能谱分析，可以看出相比与原样，涂层样在286eV出现了峰，表明C-N键的存在，证明了聚丙烯酸酯粘合剂中的氨基与织物上的羟基发生了缩合反应，形成了C-N共价键，也为织物良好的可水洗性提供了证据。
测量经过不同水洗次数的织物的接触角，来观察其疏水效果的改变，也从侧面来反映水洗摩擦对织物表面的微结构的影响程度。
图18为喷涂织物的光学图片与其接触角。可以看出织物具有结构好的疏水效果。
图19为不同加速水洗次数的结构色面料的接触角变化图。从图中可以看出，经过多次加速水洗，小钢珠与皂液的破坏，织物的接触角始终保持在150°左右与原样没有太大的差别。说明结构色织物良好的耐水洗耐摩擦性，以及优良的超疏水性能。
为了进一步验证织物好的超疏水性，与表面涂层强的稳定性，将制备的结构色织物浸泡到超声机中。
图20为不同超声震动时间对结构色面料的接触角变化图。从图中可以看到，经过多次超声波震动，织物的疏水效果几乎没有改变，保持均一，表明通过这种方法制备的结构色织物具有相当稳定的超疏水效果，同时也从另一方面证明了结构色织物的耐水洗耐磨性。
图21为结构色面料氧等离子刻蚀与热处理的多次循环对疏水性的影响图。从图中可以看出，经过5次氧等离子处理，织物表面的结构遭到严重破坏，织物在常温下也可以恢复到理想的疏水效果，表明其有一定的自愈自修复性能。
实施例2
将40mm*50mm的PET机织物依次经乙醇、超纯水超声清洗三次，去除表面杂质，晾干后通过气体压强90Pa，放电功率120W的条件下氧等离子处理180s，待织物表面聚合物基团活化后在气压60Pa，放电50W条件下在丙烯酸气体中接枝处理180s。
通过乳液聚合法合成P(St-MMA-AA)复合微球，制备出粒径为168nm的复合微球。将P(St-MMA-AA)复合微球离心洗涤三次，再分散到去离子水中，得到质量分数为10wt％的胶体乳液。
将聚丙烯酸酯粘合剂，碳黑按质量比100:2:1加入到配好的胶体乳液中，通过磁力搅拌器搅拌20分钟，然后再超声震荡20分钟，使制备的染料混合均匀。
将分散好的喷涂染料倒入喷枪中，通过高压气泵加压在离织物10cm的位置进行喷射涂覆，气泵压强调到50kPa，喷涂次数为5次，在织物表面形成一层胶体微球组成的结构色涂层，使得织物能在1-3s钟内呈现出各种符合审美要求的结构色织物。然后将有颜色的织物放入80度烘箱一小时，进行结构色的定型。
图22为PET机织布的光学照片(图22A)和SEM图片(图22B)。图23为PET机织物表面处理前后接触角及纤维微观形貌；从图中可看出，依次经氧气等离子处理、丙烯酸接枝处理后，织物表面的接触角从125°变为45°和0°，接触角依次减小。
图24为P(St-MMA-AA)微球的尺寸分布图，检测结果表明微球大小为168nm。
图25为紫色的织物喷涂7次的光学照片(图25A)、表面结构的SEM图片(图25B)和织物表面超疏水的宏观图片(图25C)；图25A表明可以通过控制喷涂次数在PET机织物表面形成无角度变化的结构色，通过控制喷涂次数1-7次，织物表面依次表现出由深到浅，由暗到亮的紫色。图25B表明这些织物表面的微结构是短程有序，长程无序的非晶态光子结构。图25C表明通过这种方法着色并经过80度高温定型后织物具有明显的超疏水性，6μl的液滴在织物表面形成了球型，证明织物疏水性稳定。
图26为喷涂织物的超疏水图和不同加速水洗次数的接触角变化图。
实施例3
将40mm*50mm的PE无纺布依次经乙醇、超纯水超声清洗三次，去除表面杂质，晾干后通过气体压强90Pa，放电功率120W的条件下氧等离子处理180s，待织物表面聚合物基团活化后在气压60Pa，放电50W条件下进行丙烯酸接枝处理180s。
制备出P(St-MMA-AA)微球为261nm，然后将P(St-MMA-AA)复合微球离心洗涤三次，再分散到去离子水中，得到质量分数为15wt％的胶体乳液。
将聚丙烯酸酯粘合剂，碳黑按质量比100:5:1加入到配好的胶体乳液中，通过磁力搅拌器搅拌20分钟，然后再通过超声机超声震荡20分钟，使制备的染料混合均匀。
将分散好的喷涂染料倒入喷枪中，通过高压气泵加压在离织物10cm的位置进行喷射涂覆，气泵压强调到50kPa，喷涂5次，从而在织物表面形成一层胶体微球组成的结构色涂层，使得织物能在1-3s钟内呈现出各种符合审美要求的结构色织物。然后将有颜色的织物放入100度烘箱一小时，进行结构色的定型。
图27为PE无纺布的光学照片和SEM图片；图28为P(St-MMA-AA)微球的尺寸分布图，微球大小为261nm；图29为喷涂织物的光学照片与表面结构的SEM图片，该粒径的微球在喷涂后使织物呈绿色。
图30为喷涂织物加速水洗的颜色牢度测试结果，图30表明，水洗10次后，峰位几乎没有发生变化，说明织物色牢度好，表面结构稳定。
图31为喷涂织物的超疏水图和不同加速水洗次数的接触角变化图，织物经过水洗接触角没有变化，说明其具有一定的耐洗性和稳定的超疏水性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种结构色面料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用超声波和/或等离子处理织物表面；
(2)将P(St-MMA-AA)复合微球分散到水中，得到胶体乳液，所述胶体乳液中复合微球的质量分数为8-15％；
(3)将步骤(2)得到的所述胶体乳液与聚丙烯酸酯粘合剂、碳黑混匀后得到喷涂染料；
(4)使用步骤(3)得到的所述喷涂染料对步骤(1)处理过的织物进行喷涂，得到显色面料，然后经热定型后得到所述结构色面料。
2.根据权利要求1所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，还包括将织物放在丙烯酸气体中接枝处理的步骤。
3.根据权利要求2所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在气体压强40-60Pa，放电功率40-50W的条件下接枝处理。
4.根据权利要求1所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，等离子为氧气、氢气、氩气、氮气和四氟化碳等离子中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，等离子处理的气体压强为70-90Pa，放电功率为100-120W。
6.根据权利要求1所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，采用乳液聚合法得到所述P(St-MMA-AA)复合微球。
7.根据权利要求1所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述胶体乳液与聚丙烯酸酯粘合剂、碳黑的质量比为100:1-5:2-4。
8.根据权利要求1所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述聚丙烯酸酯粘合剂由丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、N-羟甲基丙烯酰胺、醋酸乙烯酯和丙烯酰胺聚合得到。
9.根据权利要求1所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中，在距离织物10-20cm处进行喷涂。
10.根据权利要求1所述的结构色面料的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中，将所述显色面料在80-100℃下进行热定型。
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