本發明涉及物理色材料領域，具體涉及一種無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法。

背景技術：

1、近年來，著色劑領域面臨環保與性能的雙重挑戰。化學色等功能性顏料雖色彩鮮艷、覆蓋力強，但其劣勢在于可能含有對人體有害的化學成分，長期使用或不當處理可能對健康造成不良影響。同時，部分化學顏料干燥后易龜裂、變色，影響畫作持久保存，且部分顏料價格較高。如某些有機著色劑因穩定性差，影響藝術品長期保存。有機染料應用廣泛，卻受限于遷移性、低熔點等問題，無機顏料雖熱穩定性高，卻常含重金屬或過渡金屬，引發環保擔憂。合成著色劑的大量使用更導致嚴重環境問題。天然著色劑雖歷史悠久，但熱穩定性和化學耐久性不足。因此，需研發更為環保、穩定且高性能的著色劑。由于化學顏料和染料在會導致環境污染和顏色易褪色等問題，物理色因其高亮度、不褪色和無污染的特點而受到廣泛關注，并探索其在顏料、化妝品、紡織品、顯示器和比色傳感器等領域的應用，以替代傳統的化學顏料和染料，實現更環保、更持久的顏色表現。物理色顏料以其健康環保的特性在藝術繪畫市場中展現出巨大潛力，但大多制備方式相對復雜且多需液體輔助，限制了其在繪畫領域的廣泛應用。因此，探索更為簡便且無需液體輔助的新型功能物理色顏料的制備技術，對于推動該材料的發展具有重要意義。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法。解決了現有物理色顏料制備工藝復雜、依靠液體輔助、制備成本高昂等問題。本發明首先基于反相微乳誘導方法，在溫和靜置環境下借助簡便調整條件參數可控制備粒徑尺度各異的二氧化硅光子晶體，利用直接涂繪方式在黑色卡紙或滌綸織物上便可實現可擦寫物理生色及物理色印花，并可賦予滌綸織物優異的抗紫外性能。此外，涂在黑色卡紙上的物理顏料的顏色外觀在紫外線照射下會完全消失，受此啟發，可利用紫外光致發光天然顏料作為著色劑與物理色顏料參與到藝術圖案設計中，熒光植物顏料與物理色顏料的協同作用實現了涂鴉圖形設計的信息加密和密碼傳輸。較大多數物理色材料而言，本發明技術策略精簡、操作簡便溫和、在直接涂繪粉體物理色顏料方面具有獨創性，在新型物理色材料簡便構建、物理色多彩功能材料構造等方面具有創新性與前瞻性。

2、為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

3、一種無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，所述方法包括以下步驟：

4、s1、向錐形瓶中加入一定量的油性有機溶劑后，將錐形瓶放入30℃的水浴鍋中，攪拌錐形瓶內溶液，并將水浴鍋調至50℃；

5、s2、待水浴鍋升至50℃時，向錐形瓶加入適量的高分子乳化劑，攪拌2h；

6、s3、步驟s2攪拌結束后，將水浴鍋調至30℃，向錐形瓶內體系中加入無水乙醇、氨水、去離子水，攪拌40min；

7、s4、步驟s3攪拌結束后，向錐形瓶內體系中加入3.5ml的硅酸四乙酯(teos)，震蕩搖晃2-3min，然后放至30℃烘箱靜置24h；

8、s5、步驟s4靜置結束后，向錐形瓶內體系中加入2ml的硅烷偶聯劑，震蕩搖晃2-3min，然后繼續放至30℃烘箱靜置24h；

9、s6、將步驟s5所得溶液進行離心清洗，清洗后烘干得到二氧化硅物理色顏料；

10、作為優選，上文所述步驟s1中的油性有機溶劑選用正戊醇，其用量為50ml。

11、作為優選，上文所述步驟s2中高分子乳化劑選用聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，用量為5g。

12、作為優選，上文所述步驟s3中無水乙醇、氨水、去離子水的體積比為10：2～3.75：2。

13、作為優選，上文所述步驟s5中的硅烷偶聯劑選用乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)。

14、作為優選，上文所述步驟s6中，將步驟s5所得溶液使用離心機在室溫環境中進行離心清洗，離心轉速為10000rpm，時間為10min，清洗后在烘箱中設定溫度為70℃進行烘干2h，得到二氧化硅物理色顏料。

15、作為優選，上文所述步驟s3中的氨水用量為2～3.75ml；步驟s5中的硅烷偶聯劑用量為0ml～4ml；通過調整氨水及硅烷偶聯劑的用量，得到不同顏色的二氧化硅物理色顏料。

16、進一步地，通過調整氨水及硅烷偶聯劑的用量，得到八種不同顏色的二氧化硅物理色顏料。

17、進一步地，步驟s1中的油性有機溶劑為正戊醇，其用量為50ml；步驟s2中高分子乳化劑為聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，用量為5g；步驟s3中無水乙醇為10ml，去離子水為2ml；步驟s5中的硅烷偶聯劑為乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)；

18、步驟s3中氨水用量為3ml，步驟s5中乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)用量為0.25ml，得到物理色為紫色的顏料；

19、步驟s3中氨水用量為3ml，步驟s5中乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)用量為0.75ml，得到物理色為藍紫色的顏料；

20、步驟s3中氨水用量為3ml，步驟s5中乙烯基三乙氧基硅烷用量(vtes)為1.25ml，得到物理色為玫粉色的顏料；

21、步驟s3中氨水用量為3ml，步驟s5中乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)用量為4ml，得到物理色為粉色的顏料；

22、步驟s3中氨水用量為2ml，不加入乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)，得到物理色為青色的顏料；

23、步驟s3中氨水用量為2.75ml，不加入乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)，得到物理色為綠色的顏料；

24、步驟s3中氨水用量為3ml，不加入乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)，得到物理色為藍色的顏料；

25、步驟s3中氨水用量為3.75ml，不加入乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)，得到物理色為橙色的顏料。

26、與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

27、(1)本發明以反相微乳誘導為基礎，于溫和靜置環境下構造二氧化硅光子晶體，此過程顯現高效短流程和綠色清潔的特點，其粉體可在卡紙或滌綸織物上實現可擦寫直接涂繪結構生色，并賦予滌綸優異的抗紫外性能；可見，上述制備工藝簡便易實施、過程參數溫和，因而在物理色顏料應用場景中體現綠色環保、可規模化生產的產品優勢；在構建多彩物理色功能織物方面具有實操性強的應用優勢。

28、(2)二氧化硅物理色顏料產品的研發與推廣，不僅有助于填補當前繪畫藝術市場對于綠色、健康且具備多功能性顏料需求的空白，而且深刻體現了科技與傳統藝術融合發展的前沿趨勢，進一步順應了科技賦能藝術、推動藝術創新與升級的時代潮流。

技術特征：

1.無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，步驟s1中的油性有機溶劑為正戊醇，其用量為50?ml。

3.根據權利要求1所述的無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，步驟s2中高分子乳化劑為聚乙烯吡咯烷酮，用量為5?g。

4.根據權利要求1所述的無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，步驟s3中無水乙醇、氨水、去離子水的體積比為10：2～3.75：2。

5.根據權利要求1所述的無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，步驟s5中的硅烷偶聯劑為乙烯基三乙氧基硅烷。

6.根據權利要求1所述的無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，步驟s6中，將步驟s5所得溶液使用離心機在室溫環境中進行離心清洗，離心轉速為10000?rpm，時間為10?min，清洗后在烘箱中設定溫度為70?℃進行烘干2?h，得到二氧化硅物理色顏料。

7.根據權利要求1-6中任意一項所述的無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，步驟s3中氨水用量為2～3.75?ml；步驟s5中的硅烷偶聯劑用量為0～4ml；通過調整氨水及硅烷偶聯劑的用量，得到不同顏色的二氧化硅物理色顏料。

8.根據權利要求7所述的無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，通過調整氨水及硅烷偶聯劑的用量，得到八種不同顏色的二氧化硅物理色顏料。

9.根據權利要求8所述的無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，其特征在于，步驟s1中的油性有機溶劑為正戊醇，其用量為50?ml；步驟s2中高分子乳化劑為聚乙烯吡咯烷酮，用量為5?g；步驟s3中無水乙醇為10ml，去離子水為2ml；步驟s5中的硅烷偶聯劑為乙烯基三乙氧基硅烷；

技術總結
本發明公開了一種無液體輔助的可擦寫二氧化硅物理色顏料制備方法，包括以下步驟：先將向錐形瓶中加入正戊醇后放入30℃的水浴鍋中攪拌，水浴鍋升至50℃時加入聚乙烯吡咯烷酮、無水乙醇、氨水、去離子水形成反相微乳體系，結束后向體系中加入硅酸四乙酯，震蕩搖晃后放至烘箱靜置24?h；靜置結束后向上述體系中加入乙烯基三乙氧基硅烷，震蕩搖晃后繼續放至30℃烘箱靜置24?h；靜置結束后離心清洗，最終得到二氧化硅物理色顏料，上述制備方法簡單，反應條件溫和，制備的二氧化硅物理色顏料無需液體輔助便能夠在黑色基材上實現可擦寫物理生色，涂抹在滌綸織物上可賦予抗紫外性能，將紫外光致發光天然顏料與物理色顏料相結合，可實現信息加密與密碼傳輸。

技術研發人員：陳誠,張靜,林凱歌,謝園園,王雨桐,陳昱霏
受保護的技術使用者：新疆大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28