一种与环境可交互变色的IMR膜片及其制备方法与应用

摘要

本发明提供了一种与环境可交互变色的IMR膜片及其制备方法与应用，属于IMR技术领域。本发明与环境可交互变色的IMR膜片包括从上至下依次分布的IMR薄膜、离型层、结构层和承接层，其中，结构层主要由纳米微球颗粒构成，这些纳米微球颗粒主要为环境刺激响应材料。由本发明IMR膜片通过IMR技术制成的一体化结构件，不仅本身表面就会呈现可视的颜色，还具有表面与环境交互变色的功能，不需要氛围灯即能实现变色，且其制备方法和应用方法都很简便，便于工业化生产以及推广应用。

说明书

技术领域

本发明属于IMR技术领域，具体涉及一种与环境可交互变色的IMR膜片及其制备方法与应用。

背景技术

现有很多产品原本的质感并不为大众所喜爱，比如塑料，所以需要借助各种表面处理工艺来改善甚至改变原本材质所带来的原本感观。目前常用的表面处理工艺有电镀、喷漆、真木、热转印、数码打印、电泳、蒙皮、水转印等。随着信息技术的发展，可以一体化注塑成型的模内转印技术(In-Mold by Roller-Film)越来越受到关注。IMR技术就是通过把图案印刷在薄膜上，再将此薄膜置于动模壁上，然后将塑胶注塑在薄膜的背面油墨层，使薄膜上的图案转写至塑胶产品的表面，是一种实现装饰图案与塑胶基体一体成型的技术。此外，多变的色彩也会对表观质感有影响。现在汽车上主要通过使用各种颜色氛围灯产品以使颜色变化，即通过控制氛围灯的颜色使汽车呈现不同的颜色。

现有使用IMR工艺得到的产品，其表官质感由IMR膜片所决定，膜片一般由薄膜层、硬化层、图形层以及粘接层组成，但由于图形层油墨配比固定，使得产品的色彩固定并不能变色。而氛围灯虽然可以变色，但是氛围灯通常由导光条、导光条安装支架、光导安装座等零件组成，安装在比较隐蔽的区域，只能起到辅助作用。而且氛围灯是在耗电的情况下起作用的，变色种类固定。目前氛围灯和IMR技术是相互独立的，它们相互结合的方法就是在IMR产品后部装上氛围灯，通过氛围灯的变色来实现IMR产品表面的变色，但这跟环境没有交互作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种能智能变色的IMR膜片及其制备方法与应用，以使通过IMR技术制得的产品不需要氛围灯即能实现变色。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种与环境可交互变色的IMR膜片，包括从上至下依次分布的IMR薄膜、离型层、结构层和承接层，其中，所述结构层主要由纳米微球颗粒构成，所述纳米微球颗粒的材料主要为环境刺激响应材料。

上述IMR膜片的结构层主要由纳米微球颗粒构成，当光线到达该结构层时，光线会在纳米微球颗粒的半球界面上产生反射，并发生干涉，使该结构层呈现可视的颜色，通过改变纳米微球颗粒的半径和/或纳米微球颗粒之间的距离能使光线干涉效果变化，从而呈现不同的可视的颜色；纳米微球颗粒主要采用环境刺激响应材料制备而成，环境某特定条件变化会引起纳米微球颗粒大小尺寸的改变，从而改变纳米微球颗粒的半径以及纳米微球颗粒之间的距离，当纳米微球颗粒的半径以及纳米微球颗粒之间的距离发生变化时，引起光线干涉效果的变化，从而使所呈现的可视的颜色发生变化，最终结果体现为由上述IMR膜片通过IMR技术制得的产品的表面颜色随环境变化而变化，即产品具有与环境交互的变色功能。

作为本发明IMR膜片的优选实施方式，所述纳米微球颗粒的粒径为1-1000nm。当纳米微球颗粒在1nm-50μm的时候，都可以产生可视的颜色，但纳米微球颗粒太大时，颗粒受刺激变化后，颜色变化效果差，可视化效果不明显，不能起到与环境交互变色的效果。当所述纳米微球颗粒的粒径为1-1000nm时，颗粒尺寸较小，受刺激后，光线能经过各种尺寸的颗粒而反射形成各种颜色，且光的干涉效果更强范围更广，更有利于产生反射颜色的变化，能形成多层次的颜色变化。

环境响应材料可选择任意环境变化导致其大小尺寸变化的材料，如光响应材料、热响应材料、溶剂响应材料、磁响应材料、湿度响应材料、pH响应材料、超声波响应材料、盐浓度响应材料等(包括但不限于上述材料)中的一种或两种以上的混合物，其中，光响应材料可选择聚偶氮苯类聚合物等，热响应材料可选择聚异丙基丙烯酰胺聚合物等，溶剂响应材料可选择聚甲基丙烯酸酯聚合物等。

作为本发明IMR膜片的优选实施方式，所述IMR薄膜为PC膜、PET膜、PMMA膜或PVC膜。

作为本发明IMR膜片的优选实施方式，所述离型层主要由蜡质材料、EVA树脂和乙酸乙酯制备而成。

作为本发明IMR膜片的优选实施方式，所述承接层包括耐高温层。

作为本发明IMR膜片进一步优选的实施方式，所述承接层还包括图案层、TP电路层中的至少一种。

所述承接层可以只包含耐高温层，也可以根据需要，将耐高温层与图案层、TP电路层中的至少一种相结合，即在所述承接层中引入图案层、TP电路层中的至少一种。

第二方面，本发明提供了上述IMR膜片的制备方法，包括以下步骤：

(1)在承接层的一面沉积纳米微球颗粒以形成结构层，在IMR薄膜的一面涂布离型剂以形成离型层；

(2)将步骤(1)处理后的IMR薄膜通过所述离型层粘附在所述结构层远离所述承接层的一面上，即得所述IMR膜片。

第三方面，本发明提供了一种表面与环境交互变色的一体化结构件，主要由上述IMR膜片制备而成，将上述IMR膜片与塑胶基体注塑固化成一体，注塑固化后IMR膜片的承接层与塑胶基体相连接，然后去除IMR薄膜以及离型层，即得所述一体化结构件。

上述一体化结构件最上面的表层为纳米微球颗粒构成的结构层，不仅使一体化结构件的表面呈现一定的颜色，当环境某特定条件发生变化时，还会使其表面所呈现的颜色发生变化。

作为本发明一体化结构件的优选实施方式，所述塑胶基体的表面具有图案和/或颜色。

第四方面，本发明提供了上述表面与环境交互变色的一体化结构件的制备方法，包括以下步骤：

(1)将上述IMR膜片置于模具的动模上，通过真空吸附使IMR膜片贴服于模具的型腔；

(2)在模具的型腔内通过注塑技术使IMR膜片和塑胶基体接合固化成一体；

(3)开模，去除IMR薄膜以及离型层，即得表面与环境交互变色的一体化结构件。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明IMR膜片具有主要由纳米微球颗粒构成的结构层，当光线到达该结构层时，光线会在纳米微球颗粒的半球界面上产生反射，并发生干涉，使该结构层呈现可视的颜色，这些纳米微球颗粒主要采用环境响应材料制成，当环境的某特定条件发生变化时，会使纳米微球颗粒的半径以及纳米微球颗粒之间的距离发生变化，进而使光干涉效果发生变化，从而该结构层所呈现的颜色变化；由本发明IMR膜片通过IMR技术制成的一体化结构件，不仅本身表面就会呈现可视的颜色，还具有表面与环境交互变色的功能，不需要氛围灯即能实现变色，且其制备方法和应用方法都很简便，便于工业化生产以及推广应用。

附图说明

图1为实施例中表面与环境交互变色的一体化结构件制备过程的示意图；

1-IMR膜片，11-IMR薄膜，12-离型层，13-结构层，14-承接层，2-塑胶基体。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

本实施例为本发明表面与环境交互变色的一体化结构件的一种实施例。本实施例表面与环境交互变色的一体化结构件制备过程的示意图如图1所示。

本实施例表面与环境交互变色的一体化结构件的制备方法包括以下步骤：

(1)在承接层14的一面沉积纳米微球颗粒以形成结构层13，在IMR薄膜11的一面涂布离型剂以形成离型层12；

(2)将步骤(1)处理后的IMR薄膜11通过离型层12粘附在结构层13远离承接层14的一面上，即得IMR膜片1；

(3)将IMR膜片1置于模具的动模上，通过真空吸附使IMR膜片贴服于模具的型腔；

(4)在该模具的型腔内通过注塑技术使IMR膜片1和塑胶基体2接合固化成一体；

(5)开模，参照图1去除IMR薄膜11以及离型层12，即得表面与环境交互变色的一体化结构件。

IMR膜片1包括从上至下依次分布的IMR薄膜11、离型层12、结构层13和承接层14，其中，结构层13主要由纳米微球颗粒构成，这些纳米微球颗粒的材料主要为环境刺激响应材料，环境响应材料可选择任意环境变化导致其大小尺寸变化的材料。

IMR膜片1中的结构层13主要由纳米微球颗粒构成，当光线(如白光光线)到达结构层13时，光线会在纳米微球颗粒的半球界面上产生反射，并发生干涉，使结构层13呈现可视的颜色；当环境某特定条件变化时，会引起纳米微球颗粒大小尺寸的改变，从而改变纳米微球颗粒的半径以及纳米微球颗粒之间的距离，当纳米微球颗粒的半径以及纳米微球颗粒之间的距离发生变化时，引起光线干涉效果的变化，从而使结构层13所呈现的颜色变化。本实施例表面与环境交互变色的一体化结构件由IMR膜片1制备而成，其上表面的结构层13不仅使该一体化结构件的表面呈现可视的颜色，还具有表面与环境交互变色的功能，不需要氛围灯即能实现变色，制备方法和应用方法都很简便，便于工业化生产以及推广应用。

当纳米微球颗粒在1nm-50μm的时候，都可以产生可视的颜色，但纳米微球颗粒太大时，颗粒受刺激变化后，颜色变化效果差，可视化效果不明显，不能起到与环境交互变色的效果。优选纳米微球颗粒的粒径为1-1000nm，此时颗粒尺寸较小，受刺激后，光线能经过各种尺寸的颗粒而反射形成各种颜色，且光的干涉效果强范围广，有利于产生反射颜色的变化，能形成多层次的颜色变化。

环境响应材料可选择光响应材料、热响应材料、溶剂响应材料、磁响应材料、湿度响应材料、pH响应材料、超声波响应材料、盐浓度响应材料等(包括但不限于上述材料)中的一种或两种以上的混合物，其中，光响应材料可选择聚偶氮苯类聚合物等，热响应材料可选择聚异丙基丙烯酰胺聚合物等，溶剂响应材料可选择聚甲基丙烯酸酯聚合物等。

IMR薄膜11优选为PC膜、PET膜、PMMA膜或PVC膜。

离型层12优选由蜡质材料、EVA树脂、乙酸乙酯等的混合物制备而成。

按照对于表面与环境交互变色的一体化结构件表面或功能的要求，可以设计为功能不同的承接层14，如承接层14为耐高温层，也可设计为耐高温层与图案层或TP电路层等功能层相结合，从而可以同时具有耐高温、图案、TP电路等功能中的两种或三种以上的功能。

塑胶基体2的表面可以按照需求设计为各种图案或/和颜色。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。