本发明涉及一种色彩艳丽防水面料及其制备方法，属于纺织面料技术领域。
背景技术：
纺织品的颜色主要来自有机染料或色素分子的光化学作用，需要将染料或色素通过印染过程附着到纺织品上。纺织品的印染过程具有工艺复杂、能耗大、污染严重的缺点，为适应全球化的节能减排潮流，迫切需要发展不同于传统印染过程的纺织品着色技术。
近年来，将光子晶体应用于纺织品实现纺织品颜色输出是纺织品着色的新技术。该技术利用光子晶体产生的结构色具有高亮度、高饱和度、永不褪色的特点，可使纺织品展现出不同于染料颜色的艳丽色彩，且可使纺织品颜色长期稳定。将光子晶体应用于纺织品实现纺织品着色主要有三种方式：①静电纺丝法，即将胶体粒子与聚合物的混合液以纤维的形式纺出，形成由微球粘结而成的胶体晶体纤维；②重力沉降法[adv.funct.mater,2013,23,5373]，即纳米粒子在自身重力的作用下缓慢沉积到织物上形成有序光子晶体结构的过程，是最简单的着色方法；③垂直沉积法[iranianpolymerjournal,2017,26(2),107-144]，即将织物垂直置于胶体自组装液中，在恒定温度和湿度下，在弯液面产生的附加压力和溶剂蒸发的共同作用下，纳米微球会沉积于织物表面，溶剂完全蒸发后得到带有光子晶体结构色的织物。静电纺丝法简便易行，但所得纤维力学性能极差，不宜实际应用；重力沉降法或垂直沉积法，胶体微球完全在重力或毛细管力的作用下于织物表面组装成有序结构，微球与微球、微球与织物间的结合力弱，光子晶体结构容易脱落。因此，开发具有光子晶体结构稳定、颜色艳丽的纺织面料具有重要意义。
本发明的目的是开发一种色彩艳丽防水面料。此种面料是通过将单分散胶体粒子与含硅氧烷结构光敏胶粘单体、光引发剂等均匀混合后，涂覆于面料表面，光固化、干燥制得。其中，单分散胶体粒子作为生色单元，含硅氧烷结构聚合物为结构色固着剂。本产品具有高亮度、高饱和度、不褪色的艳丽色彩，以及耐摩擦、耐水洗、防水性好等优点，在纺织面料技术领域具有广阔的应用前景。
技术实现要素：
本发明提供一种色彩艳丽防水面料及其制备方法，该面料是通过将单分散胶体粒子与含硅氧烷结构光敏胶粘单体、光引发剂等均匀混合后，涂覆于面料表面，光固化、干燥制得。在光照下，此种面料可呈现艳丽色彩；含硅氧烷结构光敏胶粘单体的引入可使聚合后胶体粒子间形成交联网状结构，且聚合物结构中含有硅氧烷基和酰胺基，能够进一步提高光子晶体结构色在面料表面的上色牢度，同时赋予面料耐水洗、高疏水的特性。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
本发明所涉及的一种色彩艳丽防水面料，它利用单分散胶体粒子与含硅氧烷结构光敏胶粘单体、光引发剂等均匀混合后，涂覆于面料表面，再经固化、干燥制得；其中，单分散胶体粒子为生色单元，含硅氧烷结构聚合物为结构色固着剂。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述的单分散胶体粒子为聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)(p(st-mma))、二氧化硅、二氧化钛中的任意一种，作为生色单元。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述的光敏胶粘单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：光敏胶粘单体的改性包括以下步骤：
将光敏胶粘单体、催化剂、含氨基硅烷偶联剂依次加入三颈烧瓶中混合，升高反应温度至70℃～80℃，在此加热环境下搅拌一夜，得到含硅氧烷结构的光敏胶粘单体；
所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的任意一种；
所述的催化剂为三乙胺、三乙烯二胺、二丁锡、异辛酸铋，月桂酸铋的任意一种。
本发明所涉及的一种一种色彩艳丽防水面料的制备方法，色彩艳丽防水面料的制备包括以下步骤：
将胶体粒子分散液、含硅氧烷结构光敏胶粘单体、光引发剂混合均匀，得到生色涂布液，将其借外力作用均匀涂至面料表面，将整理后的面料在紫外灯下光固化20～30min，再移入40℃鼓风烘箱内干燥10min，获得色彩艳丽防水面料；
所述的光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮和樟脑醌中的任意一种；
所述的面料为蚕丝、羊毛、棉布、涤纶、锦纶中的任意一种。
本发明的有益效果是：
1、本发明实施过程生成的胶粘聚合物分子结构中含有硅氧烷基和酰胺基，能够进一步提高胶体粒子与面料基材的附着力，提高光子晶体结构色在面料表面的上色牢度；赋予面料良好的耐水性和疏水性的同时，不破坏其本身的柔韧度。
2、本发明的色彩艳丽防水面料采用单分散胶体粒子与含硅氧烷结构光敏胶粘单体、光引发剂、水混合均匀后，涂布于面料表面，固化干燥制得。所得面料呈现艳丽色彩，亮度、饱和度高且不易褪色。
附图说明
图1是制备的色彩艳丽防水面料的反射光谱；
图2是原涤纶面料与所得色彩艳丽防水面料的接触角图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
采用种子法制备sio2胶体微球，反应后用乙醇洗涤三次，分散于水中，采用旋蒸法将其浓缩至固含量40％，得到胶体粒子分散液；向三口烧瓶中依次加入0.12mol丙烯酸丁酯，3mmol三乙胺，0.2mol3-氨丙基三乙氧基硅烷，升高反应温度至70℃，搅拌12h得到含硅氧烷结构的丙烯酸丁酯单体。
将改性后丙烯酸丁酯单体、樟脑醌按比例加入sio2胶体粒子分散液中，超声分散均匀得到涂布液；将涤纶面料洗净干燥，去除表面杂质，采用氧等离子处理其表面后，将涂布液施加到预处理涤纶面料表面，用紫外灯辐照其表面30min后，移入40℃鼓风干燥箱干燥10min，即得本发明的色彩艳丽防水面料。
分别采用粒径180nm、225nm、275nm的sio2微球制备的色彩艳丽防水面料，并对其拍摄数码照片，面料分别表现为蓝色、黄色、红色，色彩明亮艳丽；图1为上述三种色彩艳丽防水面料对应的反射光谱，其相应的反射光谱分别在423nm，545nm，637nm处有明显的反射峰，与人眼观察到的颜色相符；图2(a)和图2(b)分别为原涤纶面料和本实施例制备的色彩艳丽防水面料遇水10min内接触角变化示意图，可以看出所得色彩艳丽防水面料具有优异疏水性能。
实施例2-7：
利用发明内容所述的光敏胶粘单体中丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯代替实施例1中的丙烯酸丁酯制备含硅氧烷结构的光敏胶粘单体，其他条件与实施例1一致。
实施例8：
采用种子法制备sio2胶体微球，反应后用乙醇洗涤三次，分散于水中，采用旋蒸法将其浓缩至固含量40％，得到胶体粒子分散液；向三口烧瓶中依次加入0.12mol丙烯酸丁酯，3mmol三乙胺，0.2mol3-氨丙基三乙氧基硅烷，升高反应温度至70℃，搅拌12h得到含硅氧烷结构的丙烯酸丁酯单体。
将改性后丙烯酸丁酯单体、樟脑醌按比例加入sio2胶体粒子分散液中，超声分散均匀得到涂布液；将羊毛面料洗净干燥，去除表面杂质，采用氧等离子处理其表面后，将涂布液施加到预处理羊毛面料表面，用紫外灯辐照其表面30min后，移入40℃鼓风干燥箱干燥10min，即得本发明的色彩艳丽防水面料。
实施例9-14：
利用发明内容所述的光敏胶粘单体中丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯代替实施例8中的丙烯酸丁酯制备含硅氧烷结构的光敏胶粘单体，其他条件与实施例8一致。
实施例15：
向三口烧瓶中依次加入0.15mol丙烯酸丁酯，0.35mmol二丁锡，加入0.25mol3-氨丙基三甲氧基硅烷，升高反应温度至70℃，搅拌12h得到含硅氧烷结构的丙烯酸丁酯单体。
通过无皂乳液聚合法制备聚苯乙烯纳米微球，将其与改性后丙烯酸丁酯、2-异丙基硫杂蒽酮按比例分散于水中，超声分散均匀得到涂布液；将锦纶面料洗净干燥，去除表面杂质，采用氧等离子处理其表面后，将涂布液施加到预处理锦纶面料表面，用紫外灯辐照其表面30min后，移入40℃鼓风干燥箱干燥10min，即得本发明的色彩艳丽防水面料。
实施例16-21：
利用发明内容所述的光敏胶粘单体中丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯代替实施例15中的丙烯酸丁酯制备含硅氧烷结构的光敏胶粘单体，其他条件与实施例15一致。
实施例22：
向三口烧瓶中依次加入0.12mol丙烯酸丁酯，3mmol三乙胺，0.2mol3-氨丙基三乙氧基硅烷，升高反应温度至70℃，搅拌12h得到含硅氧烷结构的丙烯酸丁酯单体。
通过无皂乳液聚合法制备聚甲基丙烯酸甲酯纳米微球，将其与改性后丙烯酸丁酯、2-异丙基硫杂蒽酮按比例分散于水中，超声分散均匀得到涂布液；将蚕丝面料洗净干燥，去除表面杂质，将涂布液施加到预处理蚕丝面料表面，用紫外灯辐照其表面30min后，移入40℃鼓风干燥箱干燥10min，即得本发明的色彩艳丽防水面料。
实施例23-28：
利用发明内容所述的光敏胶粘单体中丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯代替实施例22中的丙烯酸丁酯制备含硅氧烷结构的光敏胶粘单体，其他条件与实施例22一致。
实施例29：
向三口烧瓶中依次加入0.12mol丙烯酸羟乙酯，2.5mmol月桂铋，0.2mol3-氨丙基三乙氧基硅烷，升高反应温度至70℃，搅拌12h得到含硅氧烷结构的丙烯酸羟乙酯单体；
通过无皂乳液聚合法制备聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)核-壳结构纳米微球，将其与改性后丙烯酸羟乙酯、2-羟基-2-甲基苯丙酮按比例分散于水中，超声分散均匀得到涂布液；将蚕丝面料洗净干燥，去除表面杂质，将涂布液施加到预处理蚕丝面料表面，用紫外灯辐照其表面30min后，移入40℃鼓风干燥箱干燥10min，即得本发明的色彩艳丽防水面料。
实施例30-35：
利用发明内容所述的光敏胶粘单体中丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯代替实施例29中的丙烯酸羟乙酯制备含硅氧烷结构的光敏胶粘单体，其他条件与实施例29一致。
实施例36：
向三口烧瓶中依次加入0.12mol丙烯酸异辛酯，3mmol异辛酸铋，0.2mol3-氨丙基三乙氧基硅烷，升高反应温度至70℃，搅拌12h得到含硅氧烷结构的丙烯酸异辛酯单体；
通过无皂乳液聚合法制备聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)核-壳结构纳米微球，将其与改性后丙烯酸异辛酯、2-羟基-2-甲基苯丙酮按比例分散于水中，超声分散均匀得到涂布液；将涤纶面料洗净干燥，去除表面杂质，采用氧等离子处理其表面后，将涂布液施加到预处理涤纶面料表面，用紫外灯辐照其表面30min后，移入40℃鼓风干燥箱干燥10min，即得本发明的色彩艳丽防水面料。
实施例37-42：
利用发明内容所述的光敏胶粘单体中丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯代替实施例36中的丙烯酸异辛酯制备含硅氧烷结构的光敏胶粘单体，其他条件与实施例36一致。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
1.一种色彩艳丽防水面料，其特征在于：它利用单分散胶体粒子与含硅氧烷结构光敏胶粘单体、光引发剂等均匀混合后，涂覆于面料表面，再经固化、干燥制得；其中，单分散胶体粒子为生色单元，含硅氧烷结构聚合物为结构色固着剂。
2.根据权利要求1所述的一种色彩艳丽防水面料，其特征在于：所述的单分散胶体粒子为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯)、二氧化硅、二氧化钛中的任意一种，作为生色单元。
3.根据权利要求1所述的一种色彩艳丽防水面料，其特征在于：所述的光敏胶粘单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种色彩艳丽防水面料，其特征在于：光敏胶粘单体的改性包括以下步骤：
将光敏胶粘单体、催化剂、含氨基硅烷偶联剂依次加入三颈烧瓶中混合，升高反应温度至70℃～80℃，在此加热环境下搅拌一夜，得到含硅氧烷结构的光敏胶粘单体；
所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的任意一种；
所述的催化剂为三乙胺、三乙烯二胺、二丁锡、异辛酸铋，月桂酸铋的任意一种。
5.一种权利要求1所述一种色彩艳丽防水面料的制备方法，其特征在于：色彩艳丽防水面料的制备包括以下步骤：
将胶体粒子分散液、含硅氧烷结构光敏胶粘单体、光引发剂混合均匀，得到生色涂布液，将其借外力作用均匀涂至面料表面，将整理后的面料在紫外灯下光固化20～30min，再移入40℃鼓风烘箱内干燥10min，获得色彩艳丽防水面料；
所述的光引发剂为2-异丙基硫杂蒽酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮和樟脑醌中的任意一种；
所述的面料为蚕丝、羊毛、棉布、涤纶、锦纶中的任意一种。
技术总结