Page 90 - 《精细化工》2023年第8期

第 40 卷第 8 期 精 细 化 工 Vol.40, No.8
20 23 年 8 月 FINE CHEMICALS Aug. 2023

功能材料
基于聚偏氟乙烯复合结构色材料的制备与性能

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韩镕辉，王贞智，孟繁涛，张淑芬，唐炳涛
（大连理工大学 精细化工国家重点实验室，辽宁 大连 116024）

摘要：以聚偏氟乙烯（PVDF）为黏结剂，将其填充于三维 PS@SiO 2 光子晶体中，锁定 PS@SiO 2 微球组装的有
序阵列，成功构建了结构稳定且柔韧的新型 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料。使用纳米粒度与电位分析仪对 PS@SiO 2
微球的多分散性指数以及 Zeta 电位进行了测试，采用 SEM、TEM、固体紫外-可见光谱仪、预置式色牢度摩擦
仪及拉伸测试仪对 PVDF/PS@SiO 2 结构色材料的形貌、光学性质及稳定性进行了表征和测试。结果表明，该结
构色材料在摩擦测试 100 次后，结构保持稳定，颜色稳定存在。同时材料易于图案化，具有优异的抗拉伸性能
和柔性，材料的拉伸断裂应力达到 22.28 MPa，断裂应变为 28.49%，在卷曲 100 次后，依旧保持微观结构稳定。
关键词：结构色；聚偏氟乙烯；胶体微球；柔性；稳定性；功能材料
中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 08-1704-06

Preparation and properties of polyvinylidene fluoride
composite structural color material

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HAN Ronghui, WANG Zhenzhi, MENG Fantao, ZHANG Shufen, TANG Bingtao
（State Key Laboratory of Fine Chemicals, Dalian University of Technology, Dalian 116024, Liaoning, China）

Abstract: A novel structural color material PVDF/PS@SiO 2, with stable structure and flexibility, was
constructed by filling polyvinylidene fluoride (PVDF) in the gaps of three-dimensional PS@SiO 2 photonic
crystals for locking the ordered arrays. The polydispersity index and Zeta potential of PS@SiO 2
microspheres was tested by particle size Zeta potential analyzer, while the morphology, optical properties
and stability of PVDF/PS@SiO 2 structural color material were characterized and analyzed by SEM, TEM,
solid UV-Vis spectrometer, preset color fastness tribometer and tensile tester. The results showed that the
structure and color of the structural color material remained stable after 100 times of friction test. At the
same time, the material was prone to be patterned and exhibited excellent tensile resistance and flexibility.
The tensile fracture stress of the material reached 22.28 MPa, and the fracture strain was 28.49%. In
addition, the microstructure remained stable after 100 bending tests.
Key words: structural color; polyvinylidene fluoride; colloidal microspheres; flexibility; stability; functional
materials

[1]
结构色在自然界中广泛存在，如天然蛋白石 、 的构建受到了广泛关注 [9-11] 。
[3]
[2]
孔雀羽毛 和蝴蝶翅膀 等的颜色。与染料和颜料的 在各种构筑途径中，由胶体微球自组装成有序
电子能级跃迁产生的化学色不同，结构色是一种物 阵列而形成光子晶体结构色，为制备结构色体系提
理色，主要源于微/纳米结构材料与可见光之间的干 供了一种简单而方便的方法 [9,12] 。研究者们通过调节
涉、衍射和散射等物理相互作用 [4-7] 。只要保持其微 胶体微球粒径进而调控光子禁带的位置，获得了不
观结构，颜色就可永久保持，因而具有优异的光稳 同的颜色 [13-16] 。所制备的材料在显示、比色传感、
[8]
定性 。基于结构色的以上特点，人工结构色体系 滤光片和光子纸等领域具有广泛的应用前景 [17-21] 。

收稿日期：2022-11-29; 定用日期：2023-02-13; DOI: 10.13550/j.jxhg.20221096
基金项目：国家自然科学基金（21878043）
作者简介：韩镕辉（1996—），男，硕士生，E-mail：1397804820@mail.dlut.edu.cn。联系人：唐炳涛（1975—），男，教授，E-mail：
tangbt@dlut.edu.cn。