Page 220 - 《精细化工》2020年第4期
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·854·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            调节剂和重金属离子等，这些污染物会对环境造成                             涤纶织物表面，通过添加自制结构色粘合剂 P(GMA-
                 [1]
            危害 。随着各国对环保要求的提高，人们环保意                             co-FHBMA)-g-PEGMA 以抑制织物结构色开裂，提
            识的增强，纺织印染行业迫切需要开发一种绿色无                             高织物结构色牢度         [30] ，促进结构色在纺织领域的
            污染的着色方法。结构生色是目前取代传统染料着                             应用。
            色的一条有效途径。结构色与一般的染料不同，是
            物体通过对可见光进行散色、干涉和衍射等物理效                             1    实验部分
                           [2]
            应而产生的颜色 。这种颜色的显现不依赖于色素
                                                               1.1   试剂与仪器
            和助剂，是一种无污染、环境友好的仿生着色途径。                                                            2
                                                                   白色涤纶织物（克重：69.5 g/m ），市售；正硅
            同时，只要材料的微纳结构不被破坏，其结构色就
                                                               酸四乙酯（TEOS，质量分数 98%）、乙醇（AR，水
            永远不会褪色，且具有色彩艳丽、亮度高、饱和度                             分质量分数≤0.3%）、3-羟甲基氨基甲烷（Tris，质
                     [3]
            高等特点 。若能够在纺织品表面构建结构色，将
                                                               量分数 99.9%）、盐酸多巴胺（DA，质量分数 98%），
            有望取代传统染料着色，甚至是超越传统染料着色
                                                               上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氨水（AR，质量
            所能达到的效果，实现印染行业的优质转型。                               分数 25%~28%），无锡市亚盛化工有限公司；结构色
                 浙江理工大学的邵建中课题组              [4-14] 通过乳液聚
                                                               粘合剂溶液〔P(GMA-co-FHBMA)-g-PEGMA 溶于水制
            合法制备了多种胶体微球，然后采用引力沉积法在                                                    [30]
                                                               备，质量分数 1%〕，自制            。
            黑色涤纶或蚕丝织物表面组装结构色，研究了结构                                 CP214 型电子天平，奥豪斯（上海）仪器有限
            色在纺织领域的应用。江南大学的魏取福课题组                      [15-19]
                                                               公司；DHG-7090A 型电热恒温鼓风干燥箱，上海一
            采用直流（DC）磁控溅射和射频（RF）磁控反应溅
                                                               恒科技有限公司；LGJ-12 型真空冷冻干燥机，北京
            射技术，在聚酯织物和涤纶织物表面沉积了纳米
                                                               松源华兴科技发展有限公司；Zetasizer Nano S90 型
            Ag/ZnO 复合薄膜，得到的结构色织物具有良好的紫
                                                               马尔文高灵敏纳米粒度分析仪，英国马尔文仪器有限
            外线防护性能、光催化性能和较好的抗静电性能，
                                                               公司；IRPrestige-21 型傅里叶变换红外光谱仪，日
            然而其力学性能、舒适性能会有一定程度的降低。
                                                               本岛津公司；S-4800 型扫描电子显微镜，日本日立
            以上制备方法主要是以黑色织物为基底，难以一步
                                                               公司；Datacolor 650 型测色仪，美国 Datacolor 公司；
            实现对白色织物的光子晶体结构色组装。基于此，
                                                               GP-300C 型测量显微镜，昆山高品精密仪器有限公司。
            研究者对于简化光子晶体结构色的制备方法提出了
            不同的策略。苏州大学张克勤课题组                 [20]  提出在 SiO 2   1.2   方法
                                                               1.2.1    SiO 2 微球的制备
            微球的组装液中掺杂纳米炭黑，以纳米炭黑作为吸
                                                                   采用溶胶-凝胶法，将一定量的正硅酸四乙酯和
            光组分，实现一步在白色底物上组装出鲜艳的结构
            色。WU 等     [21] 利用聚多巴胺的特殊性，仿照鸟类羽                   30 mL 无水乙醇加入到烧杯中，磁力搅拌 30 min 作
                                                               为单体溶液，将 27.5  mL 去离子水、35  mL 无水乙
            毛结构，在硬质基底上制备了聚多巴胺膜/聚多巴胺
            颗粒/底物三层结构的薄膜反射器。KOHRI                     [22]  和  醇和适量氨水加入锥形瓶中，磁力搅拌 30 min 后将
            XIAO 等   [23-24] 另辟蹊径提出同时以聚多巴胺为显色                  单体溶液倒入其中，室温下磁力搅拌 3 h，得到的白
                                                               色乳液即为 SiO 2 微球分散液。SiO 2 微球分散液经
            组分和吸光组分，直接将聚多巴胺微球组装成光子
            晶体并显现结构色。KOHRI 等            [25-28] 在原有基础上提        10000 r/min 离心 30 min，50 ℃烘干，研磨，得到白
                                                               色 SiO 2 微球粉末。
            出以聚苯乙烯（PSt）微球、聚甲基丙烯酸甲酯
                                                               1.2.2    SiO 2 @PDA 微球的制备
            （PMMA）微球等作为显色组分，以 PDA 作为吸光
                                                                   将 0.036 g（0.3 mmol）Tris、0.2 g SiO 2 微球粉
            组分，制备 PSt@PDA 微球和 PMMA@PDA 微球，
            然后以此为基础制备了结构色球、结构色纤维和结                             末和 40  mL 去离子水加入到 100  mL 锥形瓶中，磁
            构色油墨。刘盼苗等          [29] 以 SiO 2 微球为核心，制备了          力搅拌 10  min 后，向 锥形瓶中再 加入 0.04  g
            SiO 2 @PDA 微球，然后将 SiO 2 @PDA 微球喷涂在基                （0.21  mmol）DA，室温下继续磁力搅拌 18  h，将
            板上制备光子晶体结构色。但是，这些研究都是以                             得到的棕黑色乳液于 10000 r/min 离心 30 min，去除
            硬质材料为基底制备的结构色，且制备的结构色易                             上清液后加入 10  mL 去离子水磁力搅拌 3  h，得到
            开裂，粘结强度小，色牢度低。                                     SiO 2 @PDA 微球分散液。将 SiO 2 @PDA 微球分散液
                 为了解决以上问题，本研究尝试采用溶胶-凝胶                         置于-20 ℃环境中真空冷冻干燥至恒重，得到暗灰色
            法制备一系列不同粒径的 SiO 2 微球，利用聚多巴胺                        SiO 2 @PDA 微球粉末。
            作为黑色吸光物质制备不同粒径的 SiO 2 @PDA 微                       1.2.3    结构色织物的制备
            球，采用重力沉积法将 SiO 2 @PDA 微球沉积到白色                          裁取直径约为 2.7 cm 的圆形白色涤纶织物置于
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