一种丝网印刷制备结构色图案的方法与流程

本发明属于结构色，具体涉及一种丝网印刷制备结构色图案的方法。

背景技术：

1、当前印刷业使用的呈色方式大多为色素色，色素色是指有机色素通过选择性地吸收、反射和透射特定频率的光线后直观呈现出的颜色，对于一些特殊效果的呈现，如同时满足高亮高饱和度以及随角异色等的呈色效果，色素色很难满足需求。与之相比，结构色是由入射光与物体表面的特殊结构(如光栅、光子晶体等)发生干涉、衍射等光学现象而产生的，具有高亮度、饱和度高的优点。

2、中国发明专利cn 115287919a公开了一种筛网印花法制备具有彩虹色效果的结构色织物的方法，但是该方法是在织物表面进行整体疏水处理后，使用筛网印花法在其表面特定区域选择性刮印亲水性涂料得到具有亲疏水性差异的透明图案，无法一步实现基底不同区域分别具有亲水或疏水效果，制备步骤繁琐，在大批量应用方面有受限。中国发明专利cn 115873445a公开了一种可用于丝网印刷的光子晶体油墨，该油墨包含了纳米微球、助剂、光引发剂等组分，经过丝网印刷并uv固化后可得到从红色、绿色一直到蓝色所有光谱单色且有随角异色效果的光子晶体墨迹。中国发明专利cn 116619925a公开了一种新型版画的制作方法，使用丝网印刷的方式在镂空的透明平板基材表面印刷光子晶体油墨，所述的光子晶体油墨按质量份计，包含20-50份单分散有机聚合物纳米粒子乳液，40-60份溶剂，0.5-5份增稠剂，0.5-2份润湿剂，0.5-5份光引发剂，经紫外光曝光、自然晾干、涂布保护层与黑色油墨层等步骤后得到结构色图案。目前，丝网印刷制备结构色案使用的油墨均需要加入光引发剂、油墨助剂等添加剂，对环境具有污染性，不符合当今时代绿色环保的要求。但是，如果直接将微球分散在水中用来制备结构色图案，所印出的结构色图案存在着轮廓清晰程度低的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种丝网印刷制备结构色图案的方法。本发明使用微球水分散液进行丝网印刷制备结构色图案，不需要加入光引发剂、油墨助剂等，制得的结构色图案轮廓清晰。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种丝网印刷制备结构色图案的方法，包括以下步骤：

4、采用印版将混合剂丝网印刷至基底表面后固化，在基底表面形成聚二甲基硅氧烷层；所述印版的非图文部分与所述结构色图案的形状一致；所述混合剂包括聚二甲基硅氧烷基本组分和固化剂；

5、涂布胶体晶体微球的水分散液，在基底表面未形成聚二甲基硅氧烷层的部位得到结构色图案。

6、优选的，所述混合剂中聚二甲基硅氧烷基本组分与固化剂的体积比为8:1～10:1。

7、优选的，所述基底为纸张基底，所述纸张基底包括铜版纸、胶版纸或花纹纸。

8、优选的，所述印版的目数为230～600目。

9、优选的，所述固化的温度为50～150℃，时间为1～15min。

10、优选的，所述聚二甲基硅氧烷层的厚度为1～30μm。

11、优选的，所述胶体晶体微球包括聚苯乙烯微球、二氧化硅微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球中的一种或多种。

12、优选的，所述胶体晶体微球的水分散液中胶体晶体微球的体积分数为10～65％。

13、优选的，所述胶体晶体微球的粒径为200～450nm。

14、优选的，所述涂布的方法包括刮涂、辊涂和狭缝涂布中的一种或多种。

15、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、本发明利用丝网印刷制备结构色图案，先采用丝网印刷的方式在基底表面制备聚二甲基硅氧烷层，该层的制备可以一步实现基底不同区域分别具有亲水或疏水效果，即可实现基底亲疏水效果的精确调控；此外，该聚二甲基硅氧烷层的印刷，也起到了使未形成聚二甲基硅氧烷层区域形成一个腔体的作用，同时，通过控制丝网印刷的目数来控制腔体的高度，进而调控三维光子晶体的厚度，使其厚度可控。然后利用涂布法在基底的亲水部分上(未形成聚二甲基硅氧烷层部位)制备三维密排堆积胶体晶体微球阵列结构，从而实现结构色的图案化。本发明使用微球水分散液进行丝网印刷制备结构色图案，利用聚二甲基硅氧烷(pdms)材料的疏水性使基材产生亲疏水性差异图案，而基底表面具有亲水性，涂布微球分散液时会被驱赶至非图案区域并铺展，不会在聚二甲基硅氧烷层铺展，制得的结构色图案轮廓清晰。

17、本发明利用印版的图案化设计，可以实现对结构色图案的操控，同时，通过改变胶体晶体微球粒径大小可实现颜色的调控，本发明可实现具有丰富的光学变色效果，并且可实现个性化设计的新型结构色图案薄层的制备。而且，本发明胶体晶体微球的水分散液中，不需要加入光引发剂、油墨助剂等，所有材料均安全无毒、绿色环保。

18、本发明制备结构色图案薄层的方法具有操作简单、快捷高效、成本较低、绿色环保、可大批量制造等诸多优点，不仅具有重要的科研价值，而且在彩色印刷、防伪印刷、包装设计等领域具有很高的应用价值。

19、而且，传统丝网印刷制备结构色图案后，残留在印版网孔中的微球不易清除，不利于印版的重复利用。本发明不直接印刷微球，而是利用间接的方式将微球转移到纸基上，解决了印版中微球不易清除的问题。

技术特征：

1.一种丝网印刷制备结构色图案的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合剂中聚二甲基硅氧烷基本组分与固化剂的体积比为8:1～10:1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底为纸张基底，所述纸张基底包括铜版纸、胶版纸或花纹纸。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述印版的目数为230～600目。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固化的温度为50～150℃，时间为1～15min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷层的厚度为1～30μm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胶体晶体微球包括聚苯乙烯微球、二氧化硅微球和聚甲基丙烯酸甲酯微球中的一种或多种。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述胶体晶体微球的水分散液中胶体晶体微球的体积分数为10～65％。

9.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述胶体晶体微球的粒径为200～450nm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涂布的方法包括刮涂、辊涂和狭缝涂布中的一种或多种。

技术总结本发明属于结构色技术领域，具体涉及一种丝网印刷制备结构色图案的方法。本发明丝网印刷制备结构色图案的方法包括以下步骤：采用印版将混合剂丝网印刷至基底表面后固化，在基底表面形成聚二甲基硅氧烷层；所述印版的非图文部分与所述结构色图案的形状一致；所述混合剂包括聚二甲基硅氧烷基本组分和固化剂；涂布胶体晶体微球的水分散液，在基底表面未形成聚二甲基硅氧烷层部位得到结构色图案。本发明利用丝网印刷方式制得的结构色图案薄层具有丰富的光学变色效果，并且可实现个性化设计，不仅具有重要的科研价值，而且具有很大的应用价值。技术研发人员：王海英,王立楠,汪叶琦,王强,李修受保护的技术使用者：北京奇良海德印刷股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16