【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于纖維仿生著色，具體涉及一種微流控制備光子晶體結構色纖維的方法。
技術介紹
1、有別于傳統的化學染料著色方法，光子晶體材料利用其獨特的周期性結構，實現對電磁波的選擇性衍射、干涉或散射。當波長位于可見光范圍時，產生鮮艷的結構色彩，利用這種不含發色基團的物理生色的方法，可以得到不會隨時間褪色的材料，將推動生態印染的發展。
2、近年來，利用光子晶體結構生色技術進行紡織品印染的新技術得到廣泛關注，這種方法無需使用化學染料，可以解決傳統化學印染工藝對環境的污染，具有綠色、可持續發展的特征；此外，這種依賴物質微觀結構產生光子禁帶的結構色在長時間使用過程中不會隨時間發生光化學變化。因此，在纖維/織物表面構建光子晶體有序微結構可以賦予織物鮮艷明亮的結構色彩，對發展綠色印染、生態紡織具有重要的意義。
3、自組裝技術是實現此類光子晶體結構色材料制備的有效手段，其主要技術方案是利用亞微米尺度的單分散微球在特定條件下自發形成有序排列。目前制備光子晶體結構色纖維的方法主要有表面沉積、電泳沉積、原子層沉積等。
4、中國專利cn113897789b公開了一種具有光子晶體結構色的紗線的制備方法，將表面涂覆有粘結層的紗線本體浸漬于含有單分散微球和膠黏劑的色漿中，經處理后可以得到結構色紗線。
5、除了通過涂覆的方法在織物紗線表面構筑結構色圖層外，還可以采用原子層沉積的工藝在纖維表面沉積結構色材料，以提高材料的摩擦牢度和結合力。中國專利cn114411119b公開了一種利用原子層沉積技術在碳纖維表面交替沉積
6、以上方法都是基于非受控狀態的自組裝方法，對于復雜結構的制備需要較長時間，而且這些方法處理難度較大，無法實現連續化制備，阻礙了結構色纖維的發展與應用。因此，亟待開發一種高效穩定的方法用于強化膠體粒子在纖維基材的組裝，并提高組裝效率和組裝體的穩定性。
技術實現思路
1、為了解決現有技術存在的不足，本專利技術的目的是提供一種微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，解決現有技術效率低、無法連續化制備的問題，且產品具有優異的光學穩定性和色彩鮮艷度，擴展光子晶體結構色纖維的功能性和實用性。
2、為解決上述技術問題，本專利技術的實施例提供了一種微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，包括如下步驟：
3、s1、纖維基材表面改性：將纖維基材置于改性溶液中進行預處理0.1-0.4h，得到涂覆高分子聚合物和光引發劑的改性纖維；
4、其中，所述改性溶液為水溶性聚合物和光引發劑的水溶液；
5、s2、微流控制備核殼結構光子晶體結構色纖維：配置含有改性高分子單體的單分散膠體微球乳液，將步驟s1制得的改性纖維置于同軸微流控芯片的芯層，在同軸微流控芯片的內相毛細管出口處對改性纖維施加均勻的牽伸力；
6、單分散膠體微球乳液通入同軸微流控芯片的殼層，兩相在鞘流中自組裝后形成的纖維在同軸微流控芯片的微通道出口處經過紫外固化反應形成穩定的結構色纖維；
7、s3、步驟s2得到的結構色纖維在牽伸力的作用下定型、繞卷，最后得到光子晶體結構色纖維。
8、其中，步驟s1中，水溶性聚合物的分子鏈中帶有正電荷基團；
9、所述水溶性聚合物為端氨基聚乙烯醇、聚乙烯亞胺、殼聚糖、聚賴氨酸中的一種或幾種混合；
10、所述光引發劑為2-羥基-4’-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮和二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧磷中的一種；
11、所述水溶性聚合物在改性溶液中的重量分數為5-15wt％；所述光引發劑在改性溶液中的重量分數為0.5-3wt％。
12、其中，步驟s2中，單分散膠體微球乳液按重量百分比包括如下組分：
13、單分散膠體微球20-50wt％；
14、改性高分子單體5-20％；
15、其余為水。
16、優選的，所述纖維基材為滌綸、氨綸、棉、真絲、尼龍中的一種；
17、所述纖維基材的直徑為10-300μm。
18、其中，步驟s2中的同軸微流控芯片由毛細管制成，內相毛細管內徑和外徑分別為50-500μm和80-800μm，外相毛細管的內徑大于內相毛細管的外徑，其內徑尺寸為100-1200μm。
19、其中，單分散膠體微球為高分子改性聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯微球；
20、改性高分子單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中的一種或幾種；
21、單分散膠體微球的表面帶有負電荷。
22、進一步，所述單分散膠體微球具有球形形貌，水力學粒徑為170-380nm，單分散指數≤5％。
23、其中，步驟s2中，改性纖維在內相毛細管中的牽伸速度為50-100cm/h；單分散膠體微球乳液在外相毛細管中的流速為0.4-5ml/h。
24、其中，步驟s2中，紫外固化反應的時間為30-60s，紫外光波長為365nm。
25、本專利技術上述技術方案的有益效果如下：
26、1、本專利技術提供一種微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，利用同軸微流體芯片實現高度有序光子晶體結構色在纖維表面的制備。微流體紡絲法具有制備過程精準可控、高效的傳質和傳熱特性等優點，對于材料的精確調控具有突出優勢。然而將其直接應用于纖維和單分散微球的制備卻很難得到結合牢固的結構色纖維，這是因為纖維和微球之間依靠靜電力或范德華力等弱相互作用力結合，一旦受到外力作用，容易被破壞。本專利技術將纖維表面負載光引發劑，并在微球乳液中添加聚合物單體，兩者先在微通道內部充分融合，然后在微通道出口處進行光引發聚合，可以在纖維表面形成聚合物涂層，使得微球在纖維表面緊密結合，從而獲得結合牢固的光子晶體結構色纖維。
27、2、本專利技術利用微流體技術實現光子晶體結構色纖維的快速、連續化制備。依托微流體在受限微通道內的層流效應，可以有效調控紡絲各組分的流動和擴散過程，解決傳統方法組裝效率低，難以大規模制備的問題。本專利技術中，膠體微球在微通道中被負載于纖維的表面，纖維在牽引力的作用下定向移動，經過固化后干燥可以被卷筒收集，具有連續化生產的能力。
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1.一種微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，步驟S1中，水溶性聚合物的分子鏈中帶有正電荷基團；
3.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，步驟S2中，單分散膠體微球乳液按重量百分比包括如下組分：
4.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，所述纖維基材為滌綸、氨綸、棉、真絲、尼龍中的一種；
5.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，步驟S2中的同軸微流控芯片由毛細管制成，內相毛細管內徑和外徑分別為50-500μm和80-800μm，外相毛細管的內徑大于內相毛細管的外徑，其內徑尺寸為100-1200μm。
6.根據權利要求3所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，單分散膠體微球為高分子改性聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯微球；
7.根據權利要求1或6所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，所述單分散膠體微
8.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，步驟S2中，改性纖維在內相毛細管中的牽伸速度為50-100cm/h；單分散膠體微球乳液在外相毛細管中的流速為0.4-5mL/h。
9.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，步驟S2中，紫外固化反應的時間為30-60s，紫外光波長為365nm。
...【技術特征摘要】
1.一種微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，步驟s1中，水溶性聚合物的分子鏈中帶有正電荷基團；
3.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，步驟s2中，單分散膠體微球乳液按重量百分比包括如下組分：
4.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，所述纖維基材為滌綸、氨綸、棉、真絲、尼龍中的一種；
5.根據權利要求1所述的微流控制備光子晶體結構色纖維的方法，其特征在于，步驟s2中的同軸微流控芯片由毛細管制成，內相毛細管內徑和外徑分別為50-500μm和80-800μm，外相毛細管的內徑大于內相毛細管的外徑，其內徑...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱志杰，洪杰，郭立強，王森林，
申請(專利權)人：江蘇工程職業技術學院，
類型：發明
國別省市：
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