CN113105773B

CN113105773B - 一种三维光子晶体结构色色粉及其制备方法

Info

Publication number: CN113105773B
Application number: CN202110403972.5A
Authority: CN
Inventors: 邱业君; 徐勇康; 钟留彪; 杨期鑫
Original assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Current assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date: 2021-04-15
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2023-01-20
Anticipated expiration: 2041-04-15
Also published as: CN113105773A

Abstract

本发明提供了一种三维光子晶体结构色色粉及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：将单分散性的纳米粒子在树脂基体中组装、固化得到结构色薄膜；其中，所述树脂包含组分及其质量百分比为：预聚体0~40%，聚合物单体0.01~50%，引发剂0.001~10%、添加剂0~20%和溶剂0.1~90%；在所得的结构色薄膜浸于保护剂中进行处理，在结构色薄膜表面形成一层保护膜；粉碎所得结构色薄膜，得到所述结构色色粉。本发明的技术方案采用纳米粒子在树脂基体中构筑三维光子晶体，得到的结构色薄膜和结构色色粉具有更加均一和致密的颜色，结构色的组装结构不易被破坏，且具有可控的角度依赖；而且更易实现大面积大规模制备，且制备工艺简单快速，成本低廉，可以很好地适应工业化应用。

Description

一种三维光子晶体结构色色粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及光子晶体结构色颜料制备技术领域，尤其涉及一种三维光子晶体结构色色粉及其制备方法。

背景技术

和色素色不同，结构色是光线在材料的微观结构中发生选择性的干涉、衍射和散射等作用而产生的一种光学效果。结构色具有高亮度、高饱和度、永不褪色、虹彩效应、角度依赖、偏振效应和绿色环保等特点，在颜色显示领域具有广阔的应用前景。光子晶体是由两种或两种以上的电介质材料在微纳米尺度上周期排列形成的人工微结构，其光子禁带、光子局域等特殊的光学结构使光子晶体能够对光进行调控，并发生布拉格衍射从而形成色彩鲜艳的结构色。

光子晶体结构色主要包括二维光子晶体结构色和三维光子晶体结构色。其中，二维光子晶体具有选材广泛、结构简单、稳定性好、应用价值高的特点，在结构色材料领域有着重要的应用价值，但现有的技术多通过自上而下的方法在小尺寸范围内构筑二维光子晶体，制备过程复杂，设备昂贵，无法实现其大面积均匀制备，且二维光子晶体存在明显的角度依存现象，限制了其在结构色颜料方面的应用。相比而言，三维光子晶体更易大规模大面积通过自组装的方法制备，制备方法简单，并具有可控的角度依赖，最近几年来在结构色薄膜和颜料制备领域有着广泛的应用，但现有的技术多采用重力沉降法、垂直沉降法等微球浸渍自组装技术，普遍存在着制备时间长、材料消耗大和着色不均匀等问题，从而限制了结构色薄膜和颜料的工业生产。因此，寻找一种成本低廉、自组装速度快、制备过程简单的三维光子晶体结构色薄膜制备方法，成为一个亟待解决的科学难题。

相对于将自组装而成的结构色薄膜直接用于应用，将结构色薄膜粉碎得到的一定粒径的色粉可经过喷涂等方式快速成膜，比直接喷涂得到的结构色薄膜颜色和厚度更加均一，或通过丝网印刷等图案化过程制备得到丰富的结构色图案，这极大地扩展了结构色的实现方法和应用场景。另外，在工业应用层面，将三维光子晶体结构色材料制备成一定粒径的结构色色粉可以更好地对接下游应用，但现有的三维光子晶体结构色材料主要集中在结构色墨水和薄膜等方面，而在色粉制备过程中易出现损伤光子晶体结构等问题，使结构色色粉的颜色受到一定程度的影响。因此，如何在制粉的过程中保护三维光子晶体的组装结构不受损伤或破坏，是三维光子晶体结构色色粉能否得到广泛应用需要解决的一大问题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种三维光子晶体结构色色粉及其制备方法，借助在树脂基体中组装纳米粒子的方法，使结构色薄膜和结构色色粉的制备过程简单快速，成本低廉，可实现规模化生产。在制粉过程中添加保护剂使结构色的组装结构保存完好，颜色保持不变，所得结构色色粉可进一步用于热压、刮涂、喷涂和丝网印刷等技术。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种三维光子晶体结构色色粉的制备方法，其包括如下步骤：

步骤S1，将单分散性的纳米粒子在树脂基体中组装、固化得到结构色薄膜；

其中，所述树脂包含组份及其质量百分比为：预聚体0~40%，聚合物单体0.01~50%，引发剂0.001~10%、添加剂0~20%和溶剂0.1~90%；

步骤S2，将步骤S1所得的结构色薄膜浸于保护剂中，在结构色薄膜表面形成一层保护膜，以防制粉过程破坏色粉结构；

步骤S3，粉碎步骤S2所得结构色薄膜，得到所述结构色色粉。

采用此技术方案，制备方法简单，在粉碎前将结构色薄膜浸入保护剂中，使薄膜的微观结构几乎不受损伤，得到的色粉颜色保持不变，而且适合规模化生产。

作为本发明的进一步改进，所述树脂包含组份及其质量百分比为：预聚体1~35%，聚合物单体0.05~45%，引发剂0.005~8%、添加剂0.5~15%和溶剂1~80%。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述纳米粒子包括二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锌、氧化铁、四氧化三铁、金纳米粒子、银纳米粒子、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯腈、SiO₂@PMMA、SiO₂@TiO₂、PS@SiO₂、Fe₃O₄@SiO₂中的至少一种，且纳米粒子占所得结构色薄膜的质量百分比为20%~70%。

作为本发明的进一步改进，所述纳米粒子的粒径为150nm~500nm，所述纳米粒子的单分散度高于90%。

作为本发明的进一步改进，所述预聚体包括羟基聚酯低聚物、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚氨酯、聚环氧乙烷、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧树脂、不饱和聚酯、有机硅低聚物、多硫醇/多烯树脂体系中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述聚合物单体包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、乙二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、苯酐、四氢苯酐、六氢苯酐、偏苯三酸酐、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙烯酸氟烷基酯类、含氟烷基乙烯基二醇类、含氟氧烷基二醇类、氟代丙烯酸酯、氟二醇、全氟辛酸、三氟乙基氯、苯乙烯、乙烯基吡咯烷酮、醋酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、4-羟丁基丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇1000丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述引发剂可为光引发剂或热引发剂。

作为本发明的进一步改进，所述添加剂包括流平剂、防沉剂、消泡剂、黑色添加物、灰色添加物中的至少一种。其中，所述黑色添加物包括如炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨、石墨烯、聚多巴胺等中的至少一种。

作为本发明的进一步改进，所述溶剂为水或者有机溶剂，有机溶剂包括甲醇等醇类溶剂、乙醚等醚类溶剂、甲苯等苯类溶剂、丙酮等酮类溶剂、乙酸乙酯等酯类溶剂、烷烃溶剂、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺等中的至少一种，即为上述其中的一种或两种以上的混合物。

作为本发明的进一步改进，步骤S1所述结构色薄膜的制备方法包括涂布法、线棒法、喷涂法、刮膜法、趟膜法、压模法、丝网印刷、旋转涂膜法、竖直沉积法、提拉法和电沉积法中的至少一种；所述固化为光固化或者热固化。

其中，所述光固化的光源选自中心波长在100-800纳米的半导体二极管、半导体激光器、固态激光器、气体激光器、高压或超高压汞灯；所述热固化采用在真空烘箱中以一定温度加热一段时间的方式实现。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中到的结构色薄膜的厚度为0.1微米~5000微米。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述保护剂包括树脂、蜡、脂肪酸、脂肪酸盐、有机碱、固体醇、脂类和固态烷烃等可熔性和/或可溶性材料中的至少一种。所述保护剂的作用是保护光子晶体的组装结构，防止制粉过程中结构色受到损伤或破坏。

作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述将结构色薄膜浸于保护剂中进行处理包括：加热熔化保护剂，将结构色薄膜浸入保护剂中，搅拌，冷却，在结构色薄膜表面形成一层保护膜。作为本发明的进一步改进，步骤S2中，将所述结构色薄膜浸于保护剂中的时间为0.01~500 h。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中，采用球磨机、轧辊、气流机、旋转刀具将结构色薄膜进行打散，粉碎。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中得到的结构色色粉的粒径为5~20微米。

作为本发明的进一步改进，所述结构色薄膜的颜色可通过调节所使用的纳米粒子的粒径或者粒子之间的间隙实现调控。

作为本发明的进一步改进，所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法还包括步骤S4，向步骤S3所得结构色色粉中加入溶剂，再经过过滤、干燥，去除保护剂，得到成品。且除去保护剂后所得结构色色粉的组装结构依然完好保留。所述溶剂为水、甲醇等醇类溶剂、乙醚等醚类溶剂、甲苯等苯类溶剂、丙酮等酮类溶剂、乙酸乙酯等酯类溶剂、烷烃溶剂、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺等中的至少一种。

本发明还公开了一种三维光子晶体结构色色粉，其采用如上所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法制备得到。

进一步的，所得三维光子晶体结构色色粉可应用于进一步制备为涂料，通过喷涂、刮涂或热压等覆于平面或曲面上形成具有高显色效果的涂层，或通过丝网印刷等图案化过程得到结构色图案。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一，本发明的技术方案采用胶体微球在树脂基体中构筑三维光子晶体，得到结构色薄膜具有更加均一和致密的颜色，结构不易被破坏，且具有可控的角度依赖。而且与二维光子晶体结构色相比，本发明的技术方案的三维光子晶体结构色更易实现大面积大规模制备，且制备工艺简单快速、成本低廉，可以很好地适应工业化应用。

第二，本发明的技术方案中，在粉碎前将结构色薄膜浸入保护剂中，在其表面形成一层保护膜，使薄膜的微观结构几乎不受损伤，得到的色粉颜色保持不变；在所得结构色色粉进一步制备为涂料时，在与分散溶剂、涂料助剂等混合后可刷涂、喷涂或热压在任意曲面上得到高亮度的彩色图层或通过丝网印刷等图案化方法得到结构色图案。

附图说明

图1为本发明实施例1的制备流程图。

图2为本发明实施例1制备得到的结构色薄膜放大倍数为13K的SEM图。

图3为本发明实施例1制备得到的结构色薄膜放大倍数为35K的SEM图。

图4为本发明实施例1制备得到的结构色薄膜的光学照片。

图5为本发明实施例1制备得到的结构色色粉的光学照片。

图6为本发明实施例2制备得到的结构色薄膜的光学照片。

图7位本发明实施例2制备得到的结构色薄膜的光学照片。

图8为本发明实施例3制备得到的结构色薄膜的光学照片。

图9为本发明实施例4制备得到的结构色薄膜的光学照片。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

一种三维光子晶体结构色色粉，其采用如下步骤制备得到：

（1）单分散性的纳米粒子在树脂基体中组装、固化得到结构色薄膜。

其中，所述纳米粒子包括单分散性的二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锌、氧化铁、四氧化三铁、金纳米粒子、银纳米粒子、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯腈、SiO₂@PMMA、SiO₂@TiO₂、PS@SiO₂、Fe₃O₄@SiO₂中的至少一种，且纳米粒子占所得结构色薄膜的质量百分比为20%~70%，粒径为150nm~500nm，单分散度高于90%。

所述树脂体系的组分及其质量百分比为：预聚体（0~40%）、聚合物单体（0.01~50%）、引发剂（0.001~10%）、添加剂（0~20%）和溶剂（0.1~90%）。其中所述预聚体包括羟基聚酯低聚物、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚氨酯、聚环氧乙烷、环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧树脂、不饱和聚酯、有机硅低聚物、多硫醇/多烯体系中的至少一种。所述聚合物单体包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、乙二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、苯酐、四氢苯酐、六氢苯酐、偏苯三酸酐、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙烯酸氟烷基酯类、含氟烷基乙烯基二醇类、含氟氧烷基二醇类、氟代丙烯酸酯、氟二醇、全氟辛酸、三氟乙基氯、苯乙烯-、乙烯基吡咯烷酮-、醋酸乙烯酯-、丙烯酸羟乙酯-、甲基丙烯酸羟乙酯-、丙烯酸羟丙酯-、丙烯酸丁酯-、丙烯酸异辛酯-、-己二醇二丙烯酸酯-、三丙二醇二丙烯酸酯-、新戊二醇二丙烯酸酯-、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇1000丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯中的至少一种。所述引发剂可为光引发剂或热引发剂。所述添加剂为流平剂、防沉剂、消泡剂、黑色添加物（如炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨、石墨烯、聚多巴胺等）、灰色添加物中的至少一种；所述溶剂为水、甲醇等醇类溶剂、乙醚等醚类溶剂、甲苯等苯类溶剂、丙酮等酮类溶剂、乙酸乙酯等酯类溶剂、烷烃溶剂、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺等中的至少一种。

进一步优选的，将单分散性的纳米粒子在树脂基体中组装的方法包括丝网印刷、涂布、线棒、喷涂法、刮膜法、趟膜法、压模法、旋转涂膜法、竖直沉积法、提拉法和电沉积法中的至少一种。所选用的固化，可以是光固化或者热固化；光固化光源选自中心波长在100-800纳米的半导体二极管、半导体激光器、固态激光器、气体激光器、高压或超高压汞灯；热固化采用在真空烘箱中以一定温度加热一段时间的方式实现。所述的结构色薄膜的厚度为0.1微米~5000微米。所述结构色薄膜的颜色可通过调节所使用的胶体微球的粒径或者微球之间的间隙实现调控。

（2）将步骤（1）所得结构色薄膜浸于保护剂中一段时间以防制粉过程中色粉结构受到损伤。

所述的保护剂包括树脂、蜡、脂肪酸、脂肪酸盐、有机碱、固体醇、脂类和固态烷烃等可熔性和/或可溶性材料，如硬脂酸、硬脂酸盐、软脂酸、软脂酸盐、PVC(聚氯乙烯)树脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)树脂、石蜡、费托蜡、PE蜡、PP蜡、微晶蜡、动物脂肪、聚乙二醇等；优选的，所选保护剂为硬脂酸等。保护剂的质量为结构色薄膜质量的二分之一以上。将步骤（1）所得结构色薄膜浸于保护剂中的时间为0.1~10h。

所述将结构色薄膜浸于保护剂中进行处理包括：加热熔化保护剂，将结构色薄膜浸入保护剂中，搅拌，在结构色薄膜表面形成一层保护剂。

（3）粉碎步骤（2）中用保护剂处理后的结构色薄膜，得到一定粒径的所述结构色色粉。可先将结构色薄膜打散成碎片，再使用球磨机、轧辊等将碎片打散成细小颗粒，最后使用气流机将细小颗粒粉碎至一定粒径，最后得到的结构色色粉的粒径可为5~20微米。

（4）向步骤（3）中的结构色色粉中加入溶剂并搅拌过滤，去除保护剂。所述溶剂为水或者有机溶剂，有机溶剂包括；所述溶剂为水、甲醇等醇类溶剂、乙醚等醚类溶剂、甲苯等苯类溶剂、丙酮等酮类溶剂、乙酸乙酯等酯类溶剂、烷烃溶剂、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺等中的至少一种。在搅拌过滤前借助水浴加热可加快保护剂的溶解。可使用真空烘箱烘干过滤后所得结构色色粉以尽可能除去溶剂。

以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。

实施例1

一种三维光子晶体结构色色粉的制备方法，如图1所示反应原理图，其包括以下步骤：

第一步，取7mL聚丙烯酸甲酯、3mL丙烯酸丁酯和0.20g光引发剂溶于10mL乙醇中配成溶液A，取一定量的A溶液与质量分数约为0.20g/mL的单分散的二氧化硅的乙醇分散液以体积比2:7混合，将混合液置于真空烘箱中10h以上，然后通过压膜法得到厚度约为200微米的薄膜，再紫外光固化得到结构色薄膜。

第二步，将聚乙二醇加热，将所得结构色薄膜加入聚乙二醇中。

第三步，将结构色薄膜打散成碎片，再借助球磨机将碎片打散成细小颗粒，再使用气流破碎机将颗粒粉碎至一定粒径，得到结构色色粉。

第四步，将所得的结构色色粉加入到乙醇中，水浴加热，再搅拌过滤，最后在真空烘箱中烘干所得结构色色粉，得到成品。

该实施例中，固化得到的结构色薄膜的SEM照片如图2和图3所示，结构色薄膜的光学照片如图4，结构色色粉的光学照片如图5。通过上述图片，可见二氧化硅微球在树脂中组装地很好，最后得到结构色薄膜颜色十分鲜艳，结构色色粉颜色与结构色薄膜较为一致，结构色色粉颜色保存完好。

在该实施例中，通过光敏树脂的固化形成的三维光子晶体结构色薄膜具有鲜艳的颜色，且可通过选用不同粒径的胶体微球调控颜色。得到的结构色色粉表面光洁、高亮度且颜色鲜艳，色纯度高，有较高的应用价值。

实施例2

取7mL聚丙烯酸甲酯、3mL丙烯酸丁酯和0.20g光引发剂溶于10mL乙醇中配成A溶液，取一定量的A溶液与质量分数约为0.20g/mL的单分散的二氧化硅乙醇溶液以体积比1:7混合，将混合液置于真空烘箱中8h，然后使用涂布机在PET等基质的表面刮涂得到100微米的薄膜，再紫外光固化得到结构色薄膜。将聚乙二醇加热，将所得结构色薄膜加入聚乙二醇中。将结构色薄膜打散成碎片，再借助球磨机将碎片打散成细小颗粒，再使用气流破碎机将颗粒粉碎至一定粒径，得到结构色色粉。将所得的结构色色粉加入到乙醇中，水浴加热，再搅拌过滤，最后在真空烘箱中烘干所得结构色色粉，得到成品。

该实施例中，结构色薄膜的光学照片如图6，结构色色粉的光学照片如图7。得到的结构色薄膜颜色十分鲜艳，结构色色粉颜色与结构色薄膜较为一致，颜色保存完好。

实施例3

取7mL聚丙烯酸甲酯、3mL丙烯酸丁酯和0.20g光引发剂溶于10mL乙醇中配成A溶液，将10mg碳纳米管超声分散于50mL乙醇中，得到分散液B。取一定量的A溶液、分散液B与质量分数约为0.20g/mL的单分散的二氧化硅乙醇溶液以体积比1:5:7混合，将混合液置于真空烘箱中10h以上，然后将其喷涂于PET等基质的表面，再紫外光固化得到结构色薄膜。将聚乙二醇加热，将所得结构色薄膜加入聚乙二醇中。将结构色薄膜打散成碎片，再借助球磨机将碎片打散成细小颗粒，再使用气流破碎机将颗粒粉碎至一定粒径，得到结构色色粉。将所得的结构色色粉加入到乙醇中，水浴加热，再搅拌过滤，最后在真空烘箱中烘干所得结构色色粉，得到成品。

该实施例中，得到的结构色薄膜的光学照片如图8所示。得到的结构色薄膜颜色十分鲜艳，添加剂碳纳米管的加入使薄膜的颜色更加地明亮，且结构色色粉颜色与结构色薄膜较为一致，颜色保存完好。

实施例4

取7mL聚丙烯酸甲酯、3mL丙烯酸丁酯和0.20g光引发剂溶于10mL乙醇中配成A溶液，取一定量的A溶液与质量分数约为0.20g/mL的单分散的二氧化硅乙醇溶液以体积比1:7混合，将混合液置于真空烘箱中10h以上，然后在PET等基质的表面趟开上述溶液，再紫外光固化得到结构色薄膜。将聚乙二醇加热，将所得结构色薄膜加入聚乙二醇中。将结构色薄膜打散成碎片，再借助球磨机将碎片打散成细小颗粒，再使用气流破碎机将颗粒粉碎至一定粒径，得到结构色色粉。将所得的结构色色粉加入到乙醇中，水浴加热，再搅拌过滤，最后在真空烘箱中烘干所得结构色色粉，得到成品。

该实施例中，得到的结构色薄膜的光学照片如图9所示。虽然此法得到的结构色薄膜厚度较大且厚度不均，但由此结构色薄膜制备的结构色色粉仍能保留制粉前薄膜鲜艳的颜色，体现了本发明制粉技术的有效性和通用性。

实施例5

取8mL聚乙二醇二丙烯酸酯、2mL丙烯酸异辛酯和0.20g光引发剂溶于10mL乙醇中配成A溶液，取一定量的A溶液与质量分数约为0.20g/mL的单分散的二氧化硅乙醇溶液以体积比1:7混合，将混合液置于真空烘箱中10h以上，然后使用涂布机在PET等基质的表面刮涂得到400微米的薄膜，再紫外光固化得到结构色薄膜。将硬脂酸加热，将所得结构色薄膜加入硬脂酸中。将结构色薄膜打散成碎片，再借助球磨机将碎片打散成细小颗粒，再使用气流破碎机将颗粒粉碎至一定粒径，得到结构色色粉。将所得的结构色色粉加入到甘油中，水浴加热，再搅拌过滤，最后在真空烘箱中烘干所得结构色色粉，得到成品。得到的结构色薄膜颜色十分鲜艳，结构色色粉颜色与结构色薄膜较为一致，颜色保存完好。

实施例6

取8mL聚乙二醇二丙烯酸酯、2mL丙烯酸异辛酯和0.20g光引发剂溶于10mL乙醇中配成A溶液，取一定量的A溶液与质量分数约为0.20g/mL的单分散的二氧化硅乙醇溶液以体积比1:7混合，将混合液置于真空烘箱中8h，然后将上述溶液喷涂于PET等基质的表面，再紫外光固化得到结构色薄膜。将硬脂酸加热，将所得结构色薄膜加入硬脂酸中。将结构色薄膜打散成碎片，再借助球磨机将碎片打散成细小颗粒，再使用气流破碎机将颗粒粉碎至一定粒径，得到结构色色粉。将所得的结构色色粉加入到甘油中，水浴加热，再搅拌过滤，最后在真空烘箱中烘干所得结构色色粉，得到成品。得到的结构色薄膜颜色十分鲜艳，结构色色粉颜色与结构色薄膜较为一致，颜色保存完好。

实施例7

取8mL聚乙二醇二丙烯酸酯、2mL丙烯酸异辛酯和0.20g光引发剂溶于10mL乙醇中配成A溶液，取一定量的A溶液与质量分数约为0.20g/mL的单分散的二氧化硅乙醇溶液以体积比1:7混合，将混合液置于真空烘箱中10h以上，然后在PET等基质的表面趟开上述溶液，再紫外光固化得到结构色薄膜。将硬脂酸加热，将所得结构色薄膜加入硬脂酸中。将结构色薄膜打散成碎片，再借助球磨机将碎片打散成细小颗粒，再使用气流破碎机将颗粒粉碎至一定粒径，得到结构色色粉。将所得的结构色色粉加入到甘油中，水浴加热，再搅拌过滤，最后在真空烘箱中烘干所得结构色色粉，得到成品。得到的结构色薄膜颜色十分鲜艳，结构色色粉颜色与结构色薄膜较为一致，保存完好。

实施例8

取10mL甲基丙烯酸羟丙酯中、0.20g光引发剂溶于10mL乙醇中得到溶液A，取一定量的A溶液与质量分数约为0.20g/mL的单分散的二氧化硅乙醇溶液以体积比1:7混合，将混合液置于真空烘箱中8h，然后使用涂布机在PET等基质的表面刮涂得到100微米的薄膜，再紫外光固化得到结构色薄膜。将硬脂酸加热，将所得结构色薄膜加入硬脂酸中。将结构色薄膜打散成碎片，再借助球磨机将碎片打散成细小颗粒，再使用气流破碎机将颗粒粉碎至一定粒径，得到结构色色粉。将所得的结构色色粉加入到乙醇中，水浴加热，再搅拌过滤，最后在真空烘箱中烘干所得结构色色粉，得到成品。得到的结构色薄膜颜色十分鲜艳，结构色色粉颜色与结构色薄膜较为一致，保存完好。

本说明书的描述中，参考术语“ 一个实施例”、“ 示例”、“ 具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种三维光子晶体结构色色粉的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

其中，所述纳米粒子的粒径为150nm~500nm，所述纳米粒子的单分散度高于90%；所述树脂包含组分及其质量百分比为：预聚体1~35%，聚合物单体0.05~45%，引发剂0.005~8%、添加剂0.5~15%和溶剂1~80%；所述溶剂为乙醇；

步骤S2，将步骤S1所得的结构色薄膜浸于保护剂中，在结构色薄膜表面形成一层保护膜；

步骤S3，粉碎步骤S2所得结构色薄膜，得到所述结构色色粉；

步骤S2中，所述保护剂包括树脂、蜡、脂肪酸、脂肪酸盐、有机碱、固体醇、脂类和固态烷烃中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述纳米粒子包括二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝、氧化锌、氧化铁、四氧化三铁、金纳米粒子、银纳米粒子、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚丙烯腈、SiO₂@PMMA、SiO₂@TiO₂、PS@SiO₂、Fe₃O₄@SiO₂中的至少一种，且纳米粒子占所得结构色薄膜的质量百分比为20%~70%。

3.根据权利要求1所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法，其特征在于：所述预聚体包括羟基聚酯低聚物、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚氨酯、聚环氧乙烷、酚醛树脂、聚乙烯醇、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧树脂、不饱和聚酯、有机硅低聚物、多硫醇/多烯树脂体系中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法，其特征在于：所述聚合物单体包括甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、乙二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、苯酐、四氢苯酐、六氢苯酐、偏苯三酸酐、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙烯酸氟烷基酯类、含氟烷基乙烯基二醇类、含氟氧烷基二醇类、氟代丙烯酸酯、氟二醇、全氟辛酸、三氟乙基氯、苯乙烯、乙烯基吡咯烷酮、醋酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸丁酯、4-羟丁基丙烯酸酯、丙烯酸异辛酯、己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化丙三醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸异冰片酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇1000丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯中的至少一种；

所述引发剂为光引发剂或热引发剂；

所述添加剂包括流平剂、防沉剂、消泡剂、黑色添加物、灰色添加物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法，其特征在于：步骤S1所述结构色薄膜的制备方法包括涂布法、线棒法、喷涂法、刮膜法、趟膜法、压模法、丝网印刷、旋转涂膜法、竖直沉积法、提拉法和电沉积法中的至少一种；所述固化为光固化或者热固化。

6.根据权利要求1所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法，其特征在于：步骤S1中到的结构色薄膜的厚度为0.1微米~5000微米；

步骤S2中，将步骤S1所得的结构色薄膜浸于保护剂中包括：加热熔化保护剂，将结构色薄膜浸入保护剂中，搅拌，冷却，在结构色薄膜表面形成一层保护膜；

步骤S2中，将所述结构色薄膜浸于保护剂中的时间为0.01~500 h；

步骤S3中，采用球磨机、轧辊、气流机、旋转刀具将结构色薄膜进行打散，粉碎，得到粒径5~20微米的结构色色粉。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法，其特征在于：还包括步骤S4，向步骤S3所得结构色色粉中加入溶剂，再经过过滤、干燥，去除保护剂，得到成品。

8.一种三维光子晶体结构色色粉，其特征在于：其采用如权利要求1~7任意一项所述的三维光子晶体结构色色粉的制备方法制备得到。