色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜。由單分散乳膠粒無序陣列和碳黑分散于含二甲基硅油的可自修復(fù)聚合物凝膠中構(gòu)成。其制備方法是，將單分散乳膠粒、碳黑、含二甲基硅油的可自修復(fù)聚合物凝膠分散于有機(jī)溶劑混合形成的乳液，在溫度為?5～60℃的下充分干燥即得。單分散乳膠粒的粒徑可以對具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜的色彩進(jìn)行調(diào)控，而通過碳黑的添加量可以對具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜的色彩深淺進(jìn)行調(diào)控。制備方法成本低廉、操作簡單、普適性好。本發(fā)明的復(fù)合薄膜具有良好的色彩和色彩均勻性，可以應(yīng)用于全色顯示，顏料、化學(xué)/生物學(xué)檢測等與色彩密切相關(guān)的領(lǐng)域。
【專利說明】
色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種納米復(fù)合薄膜，特別涉及一種色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，屬于顯示材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)構(gòu)色材料具有永不褪色、無毒、環(huán)境友好等特點及奇特的光學(xué)性質(zhì)，在顏料，顯示、檢測、高性能光學(xué)器件等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用。具有高度有序周期性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)色材料由于布拉格衍射，色彩往往隨觀察角度發(fā)生變化，因此，不利于其在顏料、顯示等與色彩相關(guān)的領(lǐng)域中的應(yīng)用。為了解決此問題，科學(xué)家們發(fā)展了具有無序或準(zhǔn)無序結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)色材料，它們由于結(jié)構(gòu)引起的色彩可以不隨觀察角度發(fā)生變化。比如，日本名古屋大學(xué)的Takeoka教授課題組通過簡單噴涂的方法快速制備了色彩不隨觀察者角度變化的結(jié)構(gòu)色薄膜，他們通過添加碳黑等黑色物質(zhì)以提高具有無序結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)色材料的色彩飽和度(Y.Takeoka, S.Yosh1ka, A.Takano, S.Arai, K.Nueangnoraj, H.Nishihara, M.Teshimaj Y.0htsukaj T.Seki，Angew.Chem.1nt.Ed.2013，52，7261.);美國耶魯大學(xué)的Dufresne教授等人通過將兩種不同粒徑的單分散膠體顆粒旋涂到玻璃基底表面制備了色彩不隨觀察角度變化的具有無序結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)色薄膜(J.D.Forster, H.Noh, S.F.Liew， V.Saranathan， C.F.Schreck， L.Yang， J.G.Park, R.0.Prum， S.G.Mochrie, C.S.0iHernj H.Cao, E.R.Dufresne, Adv.Mater.2010， 22， 2939.);復(fù)旦大學(xué)的資劍教授課題組用烏賊或者章魚噴的墨汁代替碳黑，制備了色彩更易于觀察的且色彩不隨觀察角度變化的結(jié)構(gòu)色材料(Y.F.Zhang, B.Q.Dong, A.Chen, X.Η.Liu, L.Shi, J.Zi, Adv.Mater.2015, 27，4719.);美國賓夕法尼亞大學(xué)的Yang Shu教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊通過在彈性聚二甲基硅氧烷中引入準(zhǔn)無序結(jié)構(gòu)的二氧化硅顆粒陣列，制備了透明的復(fù)合薄膜材料，但當(dāng)材料被拉伸變形超過40%時，會呈現(xiàn)色彩不隨觀察角度變化的結(jié)構(gòu)色(D.Ge, E.Lee , L.Yang, Y.Cho , M.Li, D.S.Gianola, S.Yang,Adv.Mater.2015, 27, 2489.) ;Takeoka教授等人以無序陣列結(jié)構(gòu)作為模板，制備了色彩隨溫度響應(yīng)且色彩不隨觀察角度變化的智能水凝膠材料(Y.0htsuka，T.Seki, Y.Takeoka, Angew.Chem.1nt.Ed.2015, 54, 15368.)。
[0003]但是，上述材料均缺乏高機(jī)械穩(wěn)定性，很難承受使用過程中不可避免的外力的破壞，如切割，抓擦或者哪怕是低強(qiáng)度的摩擦?，F(xiàn)有技術(shù)中，被外力破壞后能自動修復(fù)的色彩不隨觀察角度變化的結(jié)構(gòu)色材料還未見報道，嚴(yán)重限制了結(jié)構(gòu)色材料在實際中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的構(gòu)思之這樣的。本發(fā)明通過將親油的單分散乳膠粒、碳黑、甲基硅油和可自修復(fù)的聚合物凝膠共組裝，通過簡便制備即可得到可自修復(fù)的且色彩不隨觀察角度變化的納米復(fù)合薄膜材料。無序的單分散乳膠粒陣列分布在自修復(fù)凝膠內(nèi)部，引起了納米復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)色的色彩不隨觀察角度發(fā)生變化，得到具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜是色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的納米復(fù)合薄膜材料。其色彩可以通過單分散乳膠粒的粒徑進(jìn)行調(diào)控，而且其色彩的深淺可以通過納米碳黑的添加量進(jìn)行調(diào)控。有望應(yīng)用于全色顯示，顏料、化學(xué)/生物學(xué)檢測等重要領(lǐng)域。
[0006]本發(fā)明的色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，由單分散乳膠粒無序陣列和碳黑分散于含二甲基硅油的可自修復(fù)聚合物凝膠中構(gòu)成。
[0007]本發(fā)明的色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜制備方法是，將單分散乳膠粒、碳黑、含二甲基硅油的可自修復(fù)聚合物凝膠分散于有機(jī)溶劑中混合形成乳液，在溫度為-5?60 °C的條件下充分干燥即得。
[0008]所述的色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的納米復(fù)合薄膜的觀察角度為O度?±85度。
[0009]本發(fā)明中，單分散乳膠粒是已知市售產(chǎn)品，其粒徑是150?350nm，選自表面修飾有烷基的單分散的二氧化硅、Fe3O4、ZnO，T12乳膠粒中的一種，乳膠粒表面修飾的烷基中碳鏈的長度為3?20個碳原子。
[0010]本發(fā)明中，單分散乳膠粒在乳液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?50%。
[0011]本發(fā)明中，碳黑與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為O?0.05，碳黑的粒徑為10nm?200 nm。
[0012]本發(fā)明中，可自修復(fù)的聚合物凝膠為含二甲基硅油的末端含有氨基或酰氨乙基的聚二甲基硅氧烷或聚二乙基硅氧烷凝膠，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.2:1?3:1。
[0013]本發(fā)明中，二甲基硅油的粘度為I?350mPa.S，其與可自修復(fù)的聚合物凝膠的質(zhì)量比為0.1:1?2:1.本發(fā)明中，所述的有機(jī)溶劑為易揮發(fā)非極性有機(jī)溶劑，優(yōu)先選自氯仿、甲苯、四氫呋喃、己烷、庚烷、辛烷、二氯甲烷等中的一種或者它們?nèi)我鈨煞N或者更多種任意比例的混合物。
[0014]本發(fā)明的色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜的色彩對應(yīng)的可見光波長在390?780 nm之間，顏色深淺可調(diào)。
[0015]本發(fā)明的色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜用厚度為0.01 mm?10 mm的刀子切出裂痕后，可在10 s?I h內(nèi)自動修復(fù)，修復(fù)前后結(jié)構(gòu)色不受任何影響。
[0016]本發(fā)明的色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜可與基底分離，并可以通過自修復(fù)作用實現(xiàn)拼接擴(kuò)大薄膜的面積，及通過少量結(jié)構(gòu)色薄膜的堆積實現(xiàn)色彩的混合并獲得更豐富的色彩。
[0017]本發(fā)明取得的有益效果是:本發(fā)明的色彩不隨觀察角度變化具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜由于聚合物末端氨基間相互結(jié)合的氫鍵在二甲基硅油的作用下動態(tài)可逆結(jié)合以實現(xiàn)快速自動修復(fù)，提高了結(jié)構(gòu)色材料的色彩耐久性。納米復(fù)合薄膜中的無序排列的單分散乳膠粒陣列結(jié)合其中分布的碳黑對整個可見光的良好吸收作用，增強(qiáng)了特征波長的光散射，賦予了納米復(fù)合薄膜的色彩不隨觀察角度的特殊性質(zhì)。色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，在與色彩密切相關(guān)的眾多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，如顯示、顏料、檢測等。
【附圖說明】
[0018]圖1:實施例1的由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的190nm親油二氧化硅顆粒，平均粒徑為25 nm的碳黑，從左到右含量為碳黑與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0,0.00125,0.0025,0.005,0.01,
末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1，粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，共組裝得到的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的藍(lán)色納米復(fù)合薄膜的數(shù)碼照片。
[0019]圖2:實施例2的由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的235nm親油二氧化硅顆粒，平均粒徑為25 nm的碳黑，從左到右含量為碳黑與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0,0.00125,0.0025,0.005,0.01,
末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1，粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，共組裝得到的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜的數(shù)碼照片。
[0020]圖3:實施例3的由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的270nm親油二氧化硅顆粒，平均粒徑為25 nm的碳黑，從左到右含量為碳黑與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0,0.00125,0.0025,0.005,0.01,
末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1，粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，共組裝得到的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的紅色納米復(fù)合薄膜的數(shù)碼照片。
[0021]圖4:實施例2的由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的235nm親油二氧化硅顆粒、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1，粘度為1 mPa.s的二甲基硅油，含量為其與末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，平均粒徑為25 nm的碳黑，碳黑與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為O，0.00125，0.0025，0.005，0.01，共組裝得到的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜的反射光譜。
[0022]圖5:實施例1、2、3中的由190 nm、235 nm、270 nm親油二氧化硅顆粒，碳黑，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.0025，末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1，粘度為10 mPa.s的二甲基娃油，含量為其與末端含有氨基的聚二甲基娃氧燒的質(zhì)量比為1:1，共組裝得到的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的藍(lán)色、綠色、紅色納米復(fù)合薄膜在不同拍攝角度(O度，15度，30度，45度，60度75度)下拍攝的數(shù)碼照片。
[0023]圖6:實施例2的由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的235nm親油二氧化硅顆粒，碳黑，碳黑與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為O，0.00125，0.0025,0.005,0.01,末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1，粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，共組裝得到的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜在不同測量角度下測量得到的反射光譜。
[0024]圖7:具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜被厚度為0.05mm的刀片切割后的自修復(fù)過程。
【具體實施方式】
[0025]以下實施例用于說明本發(fā)明。
[0026]實施例1 將粒徑為190 nm的表面修飾有十八烷基的親油單分散二氧化硅乳膠粒、平均粒徑為25nm的碳黑，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0,0.00125,0.0025，0.005，0.01、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于氯仿中，形成乳液(單分散乳膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20°C充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的藍(lán)色納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，藍(lán)色的飽和度增加，藍(lán)色隨著碳黑量的增加不斷加深，如圖1所示。其藍(lán)色色彩不隨觀察角度變化，如圖5所示。
[0027]實施例2
將粒徑為235 nm的表面修飾有十六烷基的親油單分散二氧化硅乳膠粒、平均粒徑為25nm的碳黑，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0,0.00125,0.0025，0.005，0.01、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于氯仿中，形成乳液(單分散乳膠粒粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20°C充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，綠色的飽和度增加，綠色隨著碳黑量的增加不斷加深，如圖2所示。不同碳黑含量制備得到的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜的反射光譜如圖4所示，反射峰位置為530 nm。其色彩在O度?75度角度觀察范圍內(nèi)色彩不變，如圖5所示。其反射峰位置不隨測量角度變化，如圖6所示。在用0.05 mm厚后的刀片劃出裂痕后，其可以在65 s內(nèi)實現(xiàn)自動修復(fù)，如圖7所示。
[0028]實施例3
將粒徑為270 nm的表面修飾有二十烷基的親油單分散二氧化硅乳膠粒、平均粒徑為100 nm的碳黑，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0，0.00125，0.0025，0.005，0.01、末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于氯仿中，形成乳液(單分散乳膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20°C充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的紅色納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，紅色的飽和度增加，紅色隨著碳黑量的增加不斷加深，如圖3所示。
[0029]實施例4
將粒徑為270 nm的表面修飾有丙烷基的親油單分散Fe3O4乳膠粒、平均粒徑為200 nm的碳黑，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0，0.00125，0.0025，0.005，0.01、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為3:1、粘度為350 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為0.1:1，分散于甲苯中，形成乳液(單分散乳膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為-5°C充分干燥，便簡便得到了色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的紅色納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，紅色的飽和度增加，紅色隨著碳黑量的增加不斷加深。
[0030]實施例5
將粒徑為150 nm的表面修飾有丁烷基的親油單分散ZnO乳膠粒、平均粒徑為10 nm的碳黑，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.05、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.2:1、粘度為I mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為2:1，分散于四氫呋喃中，形成乳液(單分散乳膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)I wt%)，將所得到的乳液在溫度為60°C充分干燥，便簡便得到了色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，色彩的飽和度增加，色彩隨著碳黑量的增加不斷加深。色彩對應(yīng)的可見光波長位置為390 nm。
[0031 ] 實施例6
將粒徑為350 nm的表面修飾有二十烷基的親油單分散T12乳膠粒、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.2:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為3:1，分散于己烷中，形成乳液(單分散乳膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)I wt%)，將所得到的乳液在溫度為25°C充分干燥，便簡便得到了色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，色彩的飽和度增加，色彩隨著碳黑量的增加不斷加深。色彩對應(yīng)的可見光波長位置為780 nm。
[0032]實施例7
將粒徑為300 nm的表面修飾有戊烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為10 nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.02、末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.2:1、粘度50 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為0.5:1，分散于庚烷中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10 wt%)，將所得到的乳液在溫度為30°C充分干燥，便簡便得到了色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，色彩的飽和度增加，色彩隨著碳黑量的增加不斷加深。色彩對應(yīng)的可見光波長位置為700 nm。
[0033]實施例8
將粒徑為235 nm的表面修飾有己烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為25 nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.00125、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于辛烷中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20°C充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，綠色的飽和度增加，綠色隨著碳黑量的增加不斷加深，其色彩在O度?±85度角度觀察范圍內(nèi)色彩不變。在用10 mm厚后的刀片劃出裂痕后，其可以在I h內(nèi)實現(xiàn)自動修復(fù)。
[0034]實施例9
將粒徑為150 nm的表面修飾有辛烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為10 nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.05、末端含有酰氨乙基的的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.2:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為2:1，分散于二氯甲烷中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)I wt%)，將所得到的乳液在溫度為60°C充分干燥，便簡便得到了色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，色彩的飽和度增加，色彩隨著碳黑量的增加不斷加深。色彩對應(yīng)的可見光波長位置為390 nm。
[0035]實施例10
將粒徑為150 nm的表面修飾有庚烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為10 nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.05、末端含有氨基的聚二乙基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.2:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為2:1，分散于二氯甲烷與氯仿混合溶劑中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)I wt%)，將所得到的乳液在溫度為60 °C充分干燥，便簡便得到了色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，色彩的飽和度增加，色彩隨著碳黑量的增加不斷加深。色彩對應(yīng)的可見光波長位置為390 nm。
[0036]實施例11
將粒徑為150 nm的表面修飾有壬烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為10 nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.02、末端含有酰氨乙基的聚二乙基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.2:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為2:1，分散于己烷和辛烷的混合溶劑中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)I wt%)，將所得到的乳液在溫度為60°C充分干燥，便簡便得到了色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，色彩的飽和度增加，色彩隨著碳黑量的增加不斷加深。色彩對應(yīng)的可見光波長位置為390 nm。
[0037]實施例12
將粒徑為150 nm的表面修飾有癸烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為10 nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.05、末端含有酰氨乙基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為3:1、粘度為350 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為2:1，分散于己烷和氯仿中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)50 wt%)，將所得到的乳液在溫度為60°C充分干燥，便簡便得到了色彩不隨觀察角度變化的可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜。加入碳黑后，色彩的飽和度增加，色彩隨著碳黑量的增加不斷加深。色彩對應(yīng)的可見光波長位置為390 nm。
[0038]實施例13
將粒徑為235 nm的表面修飾有十六烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為25nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為1 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于氯仿中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20 V充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜。在用0.01 mm厚后的刀片劃出裂痕后，其可以在10 s內(nèi)實現(xiàn)自動修復(fù)。
[0039]實施例14
將粒徑為190 nm的表面修飾有十六烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為25nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為1 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于氯仿中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20 °C充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的藍(lán)色納米復(fù)合薄膜。
[0040]將粒徑為235nm的表面修飾有十六烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為25 nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于氯仿中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20°C充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜。
[0041]將上述藍(lán)色和綠色納米復(fù)合薄膜分別從基底上揭下，并使它們某一個邊互相接觸，I h后，藍(lán)色、綠色納米復(fù)合薄膜鍵合成一個整體，形成面積更大的具有藍(lán)色和綠色區(qū)域的色彩不隨觀察角度變化的納米復(fù)合薄膜。
[0042]實施例15
將粒徑為190 nm的表面修飾有十六烷基的親油單分散二氧化硅膠粒、平均粒徑為25nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為1 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于氯仿中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20 °C充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的藍(lán)色納米復(fù)合薄膜。
[0043]將粒徑為235nm的表面修飾有十六烷基的親油二氧化硅膠粒、平均粒徑為25 nm的碳黑，其與二氧化硅的質(zhì)量比為0.0025、末端含有氨基的聚二甲基硅氧烷，其含量為其與二氧化硅顆粒的質(zhì)量比為0.5:1、粘度為10 mPa.s的二甲基硅油，其含量為其與末端含有胺基的聚二甲基硅氧烷的質(zhì)量比為1:1，分散于氯仿中，形成乳液(二氧化硅膠粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)40 wt%)，將所得到的乳液在溫度為20 °C充分干燥，便簡便得到了可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的綠色納米復(fù)合薄膜。
[0044]將上述藍(lán)色和綠色納米復(fù)合薄膜分別從基底上揭下，并使它們面、面互相接觸，Ih后，藍(lán)色、綠色納米復(fù)合薄膜鍵合成一個整體，形成具有藍(lán)色、綠色混合形成的青色納米復(fù)合薄膜。
【主權(quán)項】
1.一種色彩不隨觀察角度變化可自修復(fù)的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，其特征在于由單分散乳膠粒無序陣列和碳黑分散于含二甲基硅油的可自修復(fù)聚合物凝膠中構(gòu)成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，其特征在于單分散乳膠粒的粒徑是150?350 nm，選自表面修飾有烷基的單分散的二氧化硅、Fe3O4、ZnO、Ti02乳膠粒中的一種，乳膠粒表面修飾的烷基中碳鏈的長度為3?20個碳原子。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，其特征在于單分散乳膠粒在乳液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I%?50 %。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，其特征在于碳黑與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為O?0.05，碳黑的粒徑為10 nm?200 nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，其特征在于可自修復(fù)的聚合物凝膠為末端含有氨基或酰氨乙基的聚二甲基硅氧烷或聚二乙基硅氧烷中的一種，其與單分散乳膠粒的質(zhì)量比為0.2:1?3:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，其特征在于二甲基硅油的粘度為I?350 mPa.S，其與可自修復(fù)的聚合物凝膠的質(zhì)量比為0.1:1?2:1。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，其特征在于薄膜的觀察角度為O度?±85度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜，其特征在于復(fù)合薄膜的色彩對應(yīng)的可見光波長在390?780 nm之間，顏色深淺可調(diào)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有結(jié)構(gòu)色的納米復(fù)合薄膜的制備方法，其特征在于將單分散乳膠粒、碳黑、含二甲基硅油的可自修復(fù)聚合物凝膠分散于有機(jī)溶劑中混合形成乳液，在溫度為-5?60 °C的條件下充分干燥即得。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于有機(jī)溶劑選自氯仿、甲苯、四氫呋喃、己烷、庚烷、辛烷、二氯甲烷中的一種或者它們?nèi)我鈨煞N或者更多種任意比例的混合物。
【文檔編號】C08K9/04GK106009701SQ201610354148
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】周金明, 韓鵬, 王建紅, 張國福, 魏雨
【申請人】河北師范大學(xué)