高强度超疏水光子晶体涂层的制备及在织物防伪的应用.docxVIP

第39卷第11期

高分子材料科学与工程

Vol.39,No.11

2023年11月

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

Nov.2023

高强度超疏水光子晶体涂层的制备及在织物防伪的应用

徐育杰1，田苗1，梅子昂1，方思琰1，董岩1，王建华2，司鹏翔1，张丹1,2

（1.江南大学纺织科学与工程学院，江苏无锡214122；2.杭州西红柿环保科技有限公司，浙江杭州311599）

摘要：文中将单分散SiO微球和聚氨酯（PU）胶体在织物表面共组装制备了颜色可调高强度光子结构色织物。PU作为一种黏合剂，在自组装过程中，进入SiO微球之间的空隙，增强了微球间的黏结力，从而提高了光子结构色涂层的黏附力与剪切应力。此外，通过调节PU的添加量，以及对光子结构色涂层颜色的调控，以及单一粒径对应多种结构色。当水滴在光子结构色涂层表面后，浸入非晶光子晶体结构中，取代了其中的空隙，使得非晶光子晶体的折射率对比度下降，从而导致结构色消失。因此，通过在光子晶体织物表面喷涂一层具有低表面能的透明聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行疏水封装，可实现超疏水功能。通过选择性制备亲水和疏水光子晶体涂层，可实现水响应的织物二维码防伪技术。当织物遇到水后，二维码消失（A类）或显现（B类），烘干后二维码显现（A类）或消失（B类），使防伪技术更加隐蔽，拓宽了结构色的应用范围。

关键词：光子晶体；结构色；超疏水；共组装；织物防伪

中图分类号：TQ637.4文献标识码：A文章编号：1000-7555（2023）11-0119-10

当前正处于一个信息化的社会，获取信息的渠道多种多样，与此同时，信息也更加容易被伪造，一些假冒伪劣商品出现在市场的各个角落且屡禁不止，一些不法商人为了获取高额利润，冒着违法犯罪风险，专门仿冒名牌畅销产品[1]。现有织物防伪的技术仍十分短缺，常规光致变色防伪技术[2]、热敏变色防伪技术[3]、红外防伪法[4]、荧光纤维防伪技术[5]等存在着易破解、持续性差、美观度不足等问题，已经无法进一步满足现代织物防伪的需求。因此，研究一种新型的织物防伪技术已迫在眉睫。

与易受光降解的色素色不同，结构色是周期性光子微纳米结构与可见光的物理相互作用产生的一种物理色[6]，具有环境友好、不褪色、低毒性、生物相容性好等优点，因此，结构色在涂料、染整、显示、防伪[7]、传感等领域有巨大的应用潜力，并有望取代色素色[8~11]。结构色生色原理在于通过一定周期性微纳米结构特征的传播介质对可见光进行选择性的调制[12]。3D光

子晶体结构具有光子带隙，由于光子带隙中的一定波长的光无法传播，从而被选择性地反射。因此，当光子带隙位于波长为400~800nm的可见光范围内时，三维光子晶体则生成出结构色[13]。胶体纳米粒子与聚合物共组装是构建高强度胶体光子结构色复合材料的一种策略[14~16]，其具有适用于大面积生产、附着力好、结构缺陷少、一步法等优点。但当液体滴在光子结构色涂层表面后，液体浸入非晶光子晶体结构中，取代了其中的空隙，使得非晶光子晶体的折射率对比度下降，从而导致结构色消失[17]。截至目前，光子晶体结构色已经在织物上有所应用[12]，然而，关于利用结构色实现织物多重防伪鲜有报道。

本研究工作的创新，在于利用了结构色遇水消失的特性，通过在光子晶体织物表面喷涂一层具有低表面能的透明聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液进行疏水封装，来实现超疏水功能。通过选择性制备亲水和疏水光子晶体涂层；能实现水响应的织物二维码防伪技

doi:10.16865/ki.1000-7555.2023.0260

收稿日期：2022-12-22

基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目；江苏省自然科学基金青年基金资助项目（B；中国博士后基金面上资助项目（2022M711356）

通讯联系人：张丹，主要从事材料表面功能化研究，E-mail:zhangdan@；

司鹏翔，主要从事高分子涂层研究，E-mail:pengxiangsi@

120高分子材料科学与工程2023年

Fig.