本发明属于功能材料和纺织品印染技术领域，涉及了一种纺织品数码喷印自组装用表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水的制备方法。
背景技术：
光子晶体是由两种或者两种以上具有不同介电常数(折射率)的介质材料在空间按一定的周期排列所形成的一种人造晶体结构，其基本特征是具有可禁止特定频率电磁波传播的光子禁带。当光子禁带位于可见光波段(380-780nm)，由于禁带对应波长的光在该光子晶体结构中不能传播而被选择性反射，进而在周期性排列的光子晶体表面形成相干衍射，当相长干涉的反射光刺激人眼，便产生结构色效果。
目前，通过在纺织品表面构建光子晶体结构色的研究和报道有很多，其中，以数码喷印方式将纳米微球喷射于纺织品表面自组装构造光子晶体的方法备受关注。但是，随着研究工作的深入，本申请发明人发现纳米微球在白色或白坯纺织品表面自组装，即使能获得规整、符合生色要求的光子晶体结构，也不能观测到明显的结构色效果(dyes&pigments,2016,133:435-444.)。这是由于光子晶体结构在纺织品上的生色效果不仅取决于光子禁带、观察角度和堆积结构的规整程度，还会在很大程度上依赖于纺织品的色素色底色。到目前位置，国内外所报道的关于纺织品表面光子晶体结构色的研究，都需要事先对纺织品进行染色处理，这显然增加了工序、时间和能耗。
本发明通过制备吸附染料型纳米微球结构生色墨水，将与纳米微球带相反电性的染料吸附在微球表面，即染料和纳米微球依靠静电吸附作用形成复合结构，以数码喷印自组装的方式按需定位施加到纺织品上。在一定条件下，吸附染料型纳米微球可以在纺织品上进行自组装，得到规整的光子晶体结构。当可见光波段落入光子禁带中，未被禁阻的光将会部分或全部被微球表面的染料吸收，被反射的光依然可在周期性排列的胶体微球表面形成衍射而呈现出绚丽多彩的结构色。这种方法将无需预先对纺织品进行预先染色，大大减少了纺织品表面光子晶体结构色构建的工序，节省了时间和能耗。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种纺织品数码喷印自组装用表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水的制备方法，将表面吸附有染料的纳米微球作为墨水的生色组分，应用数码喷印的方式处理到纺织品上，不需要预先对纺织品染底色，缩减了纺织品表面结构色的制备程序，节省了时间和能耗。
为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种纺织品数码喷印自组装用表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水的制备方法，其特征在于，按重量份数计墨水的组成为：5.0-10.0份纳米微球(以固含量计)、0.1-1.0份染料、0.1-0.5份粘度调节剂、0.1-1.0份ph调节剂份、0.1-0.5份表面张力调节剂、0.2-0.5份咖啡环抑制剂和100份分散介质。将分散介质、纳米微球和染料混合后，在2000r/min机械搅拌下搅拌30min，然后依次加入粘度调节剂、ph调节剂、表面张力调节剂和咖啡环抑制剂，再将所得混合物于超声分散器中分散15min后，可制得粘度为6-8mpa·s，ph为6-7，表面张力为65-68mn/m的结构生色墨水。
优选后，所述单分散纳米微球为聚苯乙烯(ps)类纳米微球、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)纳米微球和二氧化硅(sio2)纳米微球中的任意一种。
优选后，所述纳米微球包括带正电纳米微球和带负电纳米微球。
优选后，所述纳米微球的粒径范围为200-350nm。
优选后，所述纳米微球的球形度良好且其单分散指数(pdi)不超过0.08。
优选后，所述聚苯乙烯(ps)类纳米微球包括纯聚苯乙烯(pst)微球、聚(苯乙烯-丙烯酸)(p(st-aa))微球、聚(苯乙烯-丙烯酸羟乙酯)(p(st-hea))微球、聚(苯乙烯-丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯)(p(st-aa-mma))微球中的任意一种。
优选后，所述染料为带负电的活性、酸性和直接染料及带正电的阳离子染料，在配制墨水时，必须选择与纳米微球电性相反的染料。
优选后，所述粘度调节剂为丙三醇、聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种。
优选后，所述表面张力调节剂为十二烷基苯磺酸钠和异丙醇中的一种。
优选后，所述的ph调节剂包括酸性物质和碱性物质，当纳米微球、染料、粘度调节剂和表面张力调节分散于分散散介质后呈酸性，则使用碱性物质调节ph，反之若为碱性，则用酸性物质调节。所述酸性物质为冰醋酸和盐酸中的任意一种，碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠中的任意一种。
优选后，所述咖啡环抑制剂为甲酰胺和乙二醇中的一种。
优选后，所述分散介质为去离子水。
由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明为一种纺织品数码喷印自组装用表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水的制备方法，以表面吸附有染料的纳米微球作为墨水的生色组分，以数码喷印的方式将吸附染料型纳米微球结构生色墨水施加在纺织品上构建光子晶体生色结构，免去了纺织品预先染色的步骤，便利了仿生结构生色在纺织品上的实际应用，缩减了纺织品表面结构色的制备程序，节省了时间和能耗。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为表面吸附染料型纳米微球的制备示意图；
图2为实施例1中表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水在真丝织物上的喷印自组装绿色结构色效果图；
图3为实施例1中表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水在真丝织物上的喷印自组装光子晶体的排列状况图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：
在下述实验方法案例中，如无特别说明，所用的试剂、材料和设备均可从商业途径购得，或者常规方法制得，或者本行业常用的。
模拟数码喷射印花系统：采用数控墨水分配系统，d-585型。
实施例1：
在100份去离子水准确加入5.0份(以固含量计)带正电的纯聚苯乙烯(pst)纳米微球(粒径为245nm，单分散指数为0.02)和0.1份带负电的活性黑染料，然后将微球和染料混合液于500r/min下机械搅拌30min，再依次加入0.1份丙三醇、0.3份异丙醇、0.5份碳酸氢钠和0.2份甲酰胺，将以上混合物于超声分散器中分散15min后，可制得粘度为6mpa·s，ph为7，表面张力为65mn/m的结构生色墨水。
采用数控墨水分配系统将制备的表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水喷印于白色真丝织物表面，可获得绿色的光子晶体结构色图案。
实施例2：
在100份去离子水准确加入10.0份(以固含量计)带正电的二氧化硅(sio2)纳米微球(粒径为200nm，单分散指数为0.05)和1.0份带负电的酸性黑染料，然后将微球和染料混合液于500r/min下机械搅拌30min，再依次加入0.5份聚乙二醇、0.1份十二烷基苯磺酸钠、0.1份氢氧化钠和0.5份乙二醇，将以上混合物于超声分散器中分散15min后，可制得粘度为8mpa·s，ph为7，表面张力为68mn/m的结构生色墨水。
采用数控墨水分配系统将制备的表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水喷印于白色真丝织物表面，经烘干处理后可获得紫色的光子晶体结构色图案。
实施例3：
在100份去离子水准确加入6.0份(以固含量计)带负电的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)纳米微球(粒径为230nm，单分散指数为0.06)和1.0份带负电的直接黑染料，然后将微球和染料混合液于500r/min下机械搅拌30min，再依次加入0.4份聚乙烯吡咯烷酮聚、0.5份异丙醇、0.2份碳酸钠和0.3份甲酰胺，将以上混合物于超声分散器中分散15min后，可制得粘度为8mpa·s，ph为7，表面张力为65mn/m的结构生色墨水。
采用数控墨水分配系统将制备的表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水喷印于白色棉织物表面，经烘干处理后可获得青色的光子晶体结构色图案。
实施例4：
在100份去离子水准确加入7.0份(以固含量计)带负电的聚(苯乙烯-丙烯酸)(p(st-aa))纳米微球(粒径为350nm，单分散指数为0.03)和0.5份带正电的阳离子黑染料，然后将微球和染料混合液于500r/min下机械搅拌30min，再依次加入0.2份聚乙二醇、0.2份十二烷基苯磺酸钠、1.0份冰醋酸和0.4份乙二醇，将以上混合物于超声分散器中分散15min后，可制得粘度为7mpa·s，ph为7，表面张力为67mn/m的结构生色墨水。
采用数控墨水分配系统将制备的表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水喷印于白色腈纶织物表面，经烘干处理后可获得红色的光子晶体结构色图案。
实施例5：
在100份去离子水准确加入7.0份(以固含量计)带负电的二氧化硅(sio2)纳米微球(粒径为265nm，单分散指数为0.07)和0.2份带正电的阳离子黑染料，然后将微球和染料混合液于500r/min下机械搅拌30min，再依次加入0.2份聚乙烯吡咯烷酮、0.4份异丙醇、1.0份盐酸和0.3份甲酰胺，将以上混合物于超声分散器中分散15min后，可制得粘度为6mpa·s，ph为6，表面张力为66mn/m的结构生色墨水。
采用数控墨水分配系统将制备的表面吸附染料型纳米微球结构生色墨水喷印于白色腈纶织物表面，经烘干处理后可获得黄色的光子晶体结构色图案。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。