一种遇水显色结构色材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种遇水显色结构色材料及其制备方法，所述制备方法是先将亚微米级胶体微球和黑色吸光物质混匀，然后加入白色微米级散射体，充分分散即得到所述遇水显色结构色材料。本发明专利技术的材料制备工艺简单，成本低廉，环境友好；所述材料可实现难以复制的公众光学防伪，可产业化成为防伪图案编辑，具备特殊加密要求的工商业产品包装的防伪手段。在高分子涂料行业、特种光学防伪油墨行业等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景，同时可赋予新一代纸币防彩色复印的防伪特性，从而促进高附加值产业链的良性发展。值产业链的良性发展。

【技术实现步骤摘要】
一种遇水显色结构色材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及特种光学防伪油墨
，特别涉及一种遇水显色结构色材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]光学防伪是商品辨识、现代纸币等经济交易的关键支撑技术，对于高附加值商品的保护和经济信息化的建设起到极其重要的作用。传统光学防伪技术所采用的热敏、荧光油墨等都存在防伪标识易仿，技术手段辨识度和门槛低等问题，因此迫切需要创新防伪技术。虽然国内外光学防伪的理论研究成果丰硕，但实际应用的技术和成本问题至今仍未能解决。防伪领域的特殊性也决定了技术门槛低且具有大量公开文献的相关技术不能被广泛应用。
[0003]专利CN110484078A公开了一种遇水变透明涂料及其制备方法，制备得到的涂料具有较好的遇水变透明特性，但是其涂料本身不具有可调的颜色，需要作为涂层覆盖在化学颜料物质上层，遇水变透明才得以显现出下面物质的颜色，因而在涂料、颜料、油墨等领域应用受限。
[0004]因此，构筑一种具有浸润性、遇水能够显现本征结构色的有色环保型油墨对于特种光学防伪油墨以及基于此类应用的行业具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种遇水显色结构色材料及其制备方法。基于亚微米级胶体微球的形貌、折射率、尺寸可控的制备技术，在系统探索胶体微球制备工艺和光学特性的基础上，利用形貌尺寸可控微球的光学散射现象，完善微球功能化运用及油墨复配工艺，研究微球结构、复配比例、聚合物组织结构等参数对光学防伪体系特性的影响，最终调控得到拥有不同颜色的遇水显色结构色材料。提供一种易于重复制备的物理结构色连续可调，适用范围广，低生产成本实现特种光学防伪的油墨。
[0006]本专利技术的目的是提供一种遇水显色结构色材料及其制备方法。
[0007]本专利技术的另一目的是提供所述制备方法制备得到的遇水显色结构色油墨。
[0008]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0009]本专利技术提供了一种遇水显色结构色材料的制备方法，所述制备方法是先将亚微米级胶体微球和黑色吸光物质混匀，然后加入白色微米级散射体，充分分散即得到所述遇水显色结构色材料。
[0010]本专利技术通过设计低成本的聚合物乳液体系，将亚微米级胶体微球与白色微米级散射体混合，从而破坏其堆积的有序度产生无角度依赖性的物理结构色，通过黑色吸光物质增强结构色饱和度和乳液复配，构筑一种低成本、颜色可调(以连续可调的物理结构色替代重金属颜料物质，包括各种彩色以及纯白、半透明)、遇水显色的环保油墨。
[0011]优选地，所述亚微米级微球的平均直径为100～300nm。
[0012]优选地，所述亚微米级微球为二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种。
[0013]优选地，所述白色微米级散射体为介孔二氧化硅、二氧化钛、硅藻土中的任一种。
[0014]优选地，所述黑色吸光物质为炭黑、碳纳米管、石墨烯、聚多巴胺中的任一种。
[0015]优选地，所述亚微米级胶体微球、黑色吸光物质和白色微米级散射体的质量比为1:0.001～0.01:0.5～2。
[0016]本专利技术还提供上述制备方法得到的遇水显色结构色材料。
[0017]本专利技术制备的遇水显色结构色材料的结构色主要受微球粒径控制，显色机制主要受白色微米级散射体控制。通过选择不同粒径的微球，控制其表面形貌，可获得具有不同结构色的微球体系，与具有遇水折射率变化的白色微米级散射体形成复合油墨，在特种光学防伪油墨行业具有很大的应用前景。
[0018]本专利技术还提供上述方法制备得到的遇水显色结构色材料制备涂层的方法，所述方法为：将基底擦拭干净并干燥，然后将材料进行喷涂或涂敷到基底表面，干燥后即可制得涂层。
[0019]专利技术人通过大量的研究探索，得到遇水显色结构色材料的微球表面形貌的完整性，和白色微米级散射体混合后的均匀性都会影响材料的显色效果，而保证该复合材料微球表面形貌完整性和材料整体均匀性的制备关键有以下几个方面：胶体微球粒径的控制、胶体微球与黑色吸光物质、白色微米级散射体混合比例的控制。胶体微球与黑色吸光物质、白色微米级散射体混合比例失调，会影响材料的显色效果，导致材料干燥状态下呈现颜色或遇水无法显色。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1、本专利技术制备遇水显色结构色材料的方法操作简单方便，所用原材料廉价易得，无须贵重仪器，成本低廉，适合工业化制备，适合于多种用途，具有很好的实际推广应用价值。
[0022]2、通过选择粒径不同的胶体微球，得到不同的结构色特征，进而根据实际需求，连续调控复合材料的结构色。
[0023]3、本专利技术提供了一种遇水显色结构色材料的制备方法，通过该方法制备得到的材料，克服了传统光学防伪技术所采用的热敏、荧光油墨等都存在防伪标识易仿，技术手段辨识度和门槛低等问题，适用范围广。
[0024]4、利用所述材料制备的涂层遇水能够显现出本征结构色，在高分子涂料、玩具行业具有重要的应用价值和广阔的应用前景。
附图说明
[0025]图1是遇水显色结构色材料干燥状态下的照片(从左往右，红、绿、蓝)；
[0026]图2是遇水显色结构色材料湿润状态下的照片(从左往右，红、绿、蓝)；
[0027]图3是蓝色遇水显色结构色材料湿润前后的反射光谱图；
[0028]图4是绿色遇水显色结构色材料湿润前后的反射光谱图；
[0029]图5是红色遇水显色结构色材料湿润前后的反射光谱图。
具体实施方式
[0030]以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。
[0031]除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
[0032]实施例1
[0033]本实施例的遇水显色结构色材料的制备方法包括以下步骤：将平均直径为150nm的聚苯乙烯微球粉末与炭黑按质量比为1:0.002混合研磨均匀，加入平均孔体积为1.1cm3/g的介孔二氧化硅(介孔二氧化硅与微球的质量比为0.5:1)，充分分散即得到所述遇水显色结构色材料。
[0034]将本实施例的遇水显色结构色材料进行性能测试，材料在干燥状态下呈现白色，被水浸润后显现蓝色，如图1(右)和图2(右)所示，反射光谱图证实了这点，如图3所示。
[0035]实施例2
[0036]本实施例的遇水显色结构色材料的制备方法包括以下步骤：将平均直径为200nm的聚苯乙烯微球粉末与炭黑按质量比为1:0.002混合研磨均匀，加入平均孔体积为1.1cm3/g的介孔二氧化硅(介孔二氧化硅与微球的质量比为0.5:1)，充分分散即得到所述遇水显色结构色材料。
[0037]将本实施例的遇水显色结构色材料进行性能测试，同实施例1的测试方法，材料在干燥状态下呈现白色，被水浸润后显现绿色，如图1(中)和图2(中)所示，反射光谱图证实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种遇水显色结构色材料的制备方法，其特征在于，先将亚微米级胶体微球和黑色吸光物质混匀，然后加入白色微米级散射体，充分分散即得到所述遇水显色结构色材料。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述亚微米级胶体微球的平均直径为100～300nm。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述亚微米级胶体微球为二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种。4.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述黑色吸光物质为碳黑、碳纳米管、石墨烯、聚多巴胺中的任一种。5.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，洪炜，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：