阅读说明：本技术 一种宽色域结构色玻璃及其制备方法 (Wide-color-gamut structural color glass and preparation method thereof ) 是由 施佩 张彪 杨海波 王芬 朱建锋 王甜 张佩 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：一种宽色域结构色玻璃及其制备方法,包括以下步骤：步骤一：以正硅酸乙酯作为SiO<Sub>2</Sub>的来源,将其与乙醇、水、醋酸进行混合,然后,选择聚苯乙烯微球,并将聚苯乙烯微球加入到混合溶液中,在一定温度下搅拌,使水解反应进行完全,即得均匀且粘稠的溶胶；步骤二：将上述溶胶倒入培养容器中,干燥数周后得到固化的凝胶,再进行干燥以除去残留的水分和溶剂,形成前驱玻璃；步骤三：将前驱玻璃进行热处理,得到没有裂纹的结构色玻璃。本发明可为玻璃的呈色技术、绿色环保化生产以及结构与功能的一体化开辟新途径。(A wide color gamut structural color glass and a preparation method thereof comprise the following steps: the method comprises the following steps: tetraethoxysilane as SiO 2 Mixing the raw materials with ethanol, water and acetic acid, then selecting polystyrene microspheres, adding the polystyrene microspheres into the mixed solution, stirring at a certain temperature to completely carry out hydrolysis reaction, and obtaining uniform and viscous sol; step two: pouring the sol into a culture container, drying for several weeks to obtain a solidified gel, and drying to remove residual moisture and solvent to form precursor glass; step three: and carrying out heat treatment on the precursor glass to obtain the structural color glass without cracks. The invention can be used as a glass color generation technology and is environment-friendlyThe integration of production, structure and function opens up a new way.)

一种宽色域结构色玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃制造技术领域，特别涉及一种宽色域结构色玻璃及其制备方法。

背景技术

玻璃的色彩是通过着色剂来实现，但着色剂的制备工艺复杂，能耗大，污染严重，已成为玻璃产业绿色可持续发展的一大障碍。相比于化学着色，结构色避免了使用着色剂带来的环境污染，只要保持微纳结构的完整性就能实现永不褪色，而且具有环保、高亮度、高饱和度等特性。因而，在玻璃制品装饰领域，以结构色代替传统着色剂呈色具有广阔的应用前景。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种宽色域结构色玻璃及其制备方法，采用溶胶-凝胶法，在制备溶胶的过程中引入聚苯乙烯(PS)微球，并在凝胶的热处理阶段去除PS微球，留下纳米尺度的圆孔可以作为光子晶体结构与非晶光子结构的基本单元，从而形成结构色玻璃，本发明可为玻璃的呈色技术、绿色环保化生产以及结构与功能的一体化开辟新途径。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种宽色域结构色玻璃，其组份配比为：正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇、水和醋酸四者按照体积比为7.3:7.5:6:1进行配比，PS微球为四者混合物总体积20-40％。

一种宽色域结构色玻璃的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：

以TEOS作为SiO₂的来源，将其与乙醇、水、醋酸进行混合，然后，选择PS微球，并将PS微球加入到混合溶液中，在一定温度下搅拌，使水解反应进行完全，即得均匀且粘稠的溶胶；

步骤二：

将上述溶胶倒入培养容器中，干燥数周后得到固化的凝胶，再进行干燥以除去残留的水分和溶剂，形成前驱玻璃；

步骤三：将前驱玻璃进行热处理，得到没有裂纹的结构色玻璃。

所述的步骤一中TEOS、乙醇、水和醋酸四者体积比为7.3:7.5:6:1。

所述的步骤一PS微球粒径为160-350nm，PS微球为混合物总体积20-40％。

所述的步骤一中搅拌条件为60℃下搅拌1-3h。

所述的步骤二中干燥温度为30℃。

所述的步骤三中热处理为400-800℃，升温速率为0.5℃/min。

本发明的有益效果：

本发明以不同粒径和含量的PS微球为模板，采用溶胶-凝胶法，成功制备出不同颜色的结构色玻璃，为颜色玻璃的制备提供了新思路。此外，本发明的制备工艺简便，可有效代替着色剂呈色，为颜色玻璃的绿色环保化生产以及结构与功能的一体化开辟了新途径，有较好的工业化生产应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

一种宽色域结构色玻璃，以TEOS作为SiO₂的来源，将其与乙醇、水、醋酸进行混合，四者体积比为7.3:7.5:6:1，然后，选择粒径为160-350nm的PS微球，并将混合物总体积20-40％的PS微球加入到混合溶液中，形成溶胶，将溶胶干燥处理形成凝胶，并进行热处理形成结构色玻璃。

实施例一：

步骤一：以TEOS作为SiO₂的来源，将其与乙醇、水、醋酸进行混合，四者体积比为7.3:7.5:6:1，然后，选择粒径为160nm的PS微球，并将混合物总体积20％的PS微球加入到混合溶液中，60℃下搅拌1h，使水解反应进行完全，即得均匀且粘稠的溶胶；

步骤二：将上述溶胶倒入培养容器中，30℃下干燥数周后得到固化的凝胶，再进行干燥以除去残留的水分和溶剂，形成前驱玻璃；

步骤三：将前驱玻璃在400℃下进行热处理，升温速率为0.5℃/min，得到没有裂纹的结构色玻璃。

实施例二：

步骤一：以TEOS作为SiO₂的来源，将其与乙醇、水、醋酸进行混合，四者体积比为7.3:7.5:6:1，然后，选择粒径为240nm的PS微球，并将混合物总体积30％的PS微球加入到混合溶液中，60℃下搅拌2h，使水解反应进行完全，即得均匀且粘稠的溶胶；

步骤二：将上述溶胶倒入培养容器中，30℃下干燥数周后得到固化的凝胶，再进行干燥以除去残留的水分和溶剂，形成前驱玻璃；

步骤三：将前驱玻璃在600℃下进行热处理，升温速率为0.5℃/min，得到没有裂纹的结构色玻璃。

实施例三：

步骤一：以TEOS作为SiO₂的来源，将其与乙醇、水、醋酸进行混合，四者体积比为7.3:7.5:6:1，然后，选择粒径为350nm的PS微球，并将混合物总体积40％的PS微球加入到混合溶液中，60℃下搅拌3h，使水解反应进行完全，即得均匀且粘稠的溶胶；

步骤二：将上述溶胶倒入培养容器中，30℃下干燥数周后得到固化的凝胶，再进行干燥以除去残留的水分和溶剂，形成前驱玻璃；

步骤三：将前驱玻璃在800℃下进行热处理，升温速率为0.5℃/min，得到没有裂纹的结构色玻璃。