一种结构色金属印刷涂层的制作方法

本发明涉及金属印刷技术，特别是涉及一种结构色金属印刷涂层。

背景技术：

1、光子晶体(photonic crystal)是由排列呈周期性的两种介电常数不同的介质构成的材料。自然界中广泛存在着光子晶体的现象，例如蛋白石、蝴蝶翅膀、孔雀羽毛和鲍鱼壳等，它们均具有周期性分布的微观结构，且至少有两种介电常数不同的物质，从而构成的天然的光子晶体。与颜料所具备的化学色相反，光子晶体的微观结构与可见光发生干涉、衍射和/或散射等现象而显色，从而使材料形成具有虹彩效应的结构色，这种物理色具有色彩饱和度高、不易褪色、经济环保、容易制备等特点，在包装、印刷、装饰、防伪等领域具有广泛的应用前景。

2、光子晶体的制备方法主要有两种：一种是由上而下，通过多重激光干涉、全息平版印刷等技术，制备得亚微米结构、缺陷少的光子晶体。另一种是由下而上，以亚微米的介质层层组装形成的具有高度有序性结构的光子晶体，最常见的是利用单分散的微球制备光子晶体。单分散微球组装的光子晶体又分为微球光子晶体和微孔光子晶体。微球光子晶体是纳米级的微球有序性堆积形成，类似于自然界的蛋白石，故又称蛋白石光子晶体。微孔光子晶体是由纳米级的球形微孔有序排列形成的，一般以蛋白石光子晶体为模板进行制备，又称反蛋白石光子晶体。

3、目前光子晶体制备在印刷包装领域的应用主要有：(1)光子晶体印版，例如在感光玻璃板上进行激光只写曝光刻录图文后进行金属化印版复制；然而采用多重激光干涉等微纳加工技术制备光子晶体印版需要高精密的设备，价格较为昂贵，且制备过程繁琐，不适合于大规模应用和大面积光子晶体结构的制备。(2)光子晶体油墨，将颜料配制成单分散的胶体溶液，使颜料在承印物表面自组装而显色，并且现有技术中的光子晶体油墨主要为蛋白石光子晶体，尚未出现由反蛋白石光子晶体形成的结构色油墨。而制作光子晶体油墨要求颜料胶体粒子的单分散性较高，单分散性不好会导致蛋白石结构的无序性并产生位错，从而失去光子晶体的特性。由特定的胶体粒子制成光子晶体油墨，只能形成一种结构色，若想制备多种颜色的结构色，就必须改变胶体粒子的形貌、尺寸和种类并配制相应的单分散胶体溶液，严重限制了结构色印刷的应用。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于，提供一种结构色金属印刷涂层，无需将颜料分散制成单分散性较高的胶体溶液，降低了制作的难度，并且可以通过对介质层和油墨层的简单调节，实现结构色和色素色的双重调节，有利于提高印刷颜色的多样性，结构简单，易于实现，经济环保，普适性广。

2、一种结构色金属印刷涂层，包括：介质层，由多个微球通过六方密堆积形成三维有序阵列，呈蛋白石结构；油墨层，由颜料填充于所述介质层的空隙形成，呈反蛋白石结构；所述油墨层的厚度与所述介质层的厚度一致，所述油墨层的介电常数与所述介质层的介电常数不同，所述油墨层的折射率与所述介质层的折射率不同。

3、本发明以介质层为模板，限制了颜料的空间分布，使油墨层形成了反蛋白石结构，因此不需要将颜料分散制成单分散性较高的胶体溶液，降低了制作的难度，并且可以通过对介质层和油墨层的简单调节，实现结构色和色素色的双重调节，有利于提高印刷颜色的多样性，整体结构易于实现，经济环保，普适性广。

4、进一步地，所述介质层通过以下至少一种方法固定于金属底板上：重力沉积法、物理限域法、对流自组装法、离心法、过滤法、旋涂法、滴涂法和电泳沉积法。

5、进一步地，所述油墨层通过以下至少一种方法填充于所述介质层的空隙：单体聚合法、溶胶凝胶法、电化学沉积法、抗溶剂法、气相沉积、原子层沉积。

6、进一步地，所述颜料由以下至少一种材料制成：金属、无机材料、聚合物和半导体材料。

7、进一步地，所述微球的尺寸为20nm～5μm，粒径偏差小于5％。

8、进一步地，所述微球由以下至少一种材料制成：聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸三元共聚物、二氧化硅、四氧化三铁、二氧化钛、氧化锌。

9、进一步地，所述介质层为空气层，所述微球为空气球。

10、进一步地，所述空气球通过高温烧结或化学刻蚀除去所述微球中的固态物质而形成。

11、进一步地，所述微球填充有珠光颜料、哑光颜料、超疏水材料、自清洁材料、聚多巴胺。

12、进一步地，保护层，由以下至少一种材料制成：透明聚合物材料、透明氧化物。

13、相对于现有技术，本发明提供的一种结构色金属印刷涂层以介质层为模板，限制了颜料的空间分布，使油墨层形成了反蛋白石结构，因此无需将颜料分散制成单分散性较高的胶体溶液，降低了制作的难度，并且可以通过对介质层和油墨层的简单调节，实现结构色和色素色的双重调节，有利于提高印刷颜色的多样性，该涂层结构简单，易于实现，经济环保，普适性广。

14、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

技术特征：

1.一种结构色金属印刷涂层，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于：

7.根据权利要求5所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的一种结构色金属印刷涂层，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明涉及一种结构色金属印刷涂层。本发明所述的一种结构色金属印刷涂层包括：介质层，由多个微球通过六方密堆积形成三维有序阵列，呈蛋白石结构；油墨层，由颜料填充于所述介质层的空隙形成，呈反蛋白石结构；所述油墨层的厚度与所述介质层的厚度一致，所述油墨层的介电常数与所述介质层的介电常数不同，所述油墨层的折射率与所述介质层的折射率不同。本发明所述的一种结构色金属印刷涂层无需将颜料分散制成单分散性较高的胶体溶液，降低了制作的难度，并且可以通过对介质层和油墨层的简单调节，实现结构色和色素色的双重调节，有利于提高印刷颜色的多样性，该涂层结构简单，易于实现，经济环保，普适性广。

技术研发人员：邝钦瑜
受保护的技术使用者：台山市合兴金属印刷有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11