[发明专利]一种梯度渐变双层体系材料的制备及在防伪标识中的应用

说明书

技术领域

本发明属于微纳加工领域，具体涉及制备裂纹少的梯度渐变复合材料以及其在防伪标定和识别中的应用。

背景技术

现代高科技的发展导致产品在性能、成本、利润上有巨大的竞争优势，一系列假冒伪劣产品为了占有市场层出不穷，所以防伪技术的开展和升级迫在眉睫。防伪技术是指为了达到防伪目的而采取的措施，它在一定范围内能准确鉴别真伪，并不易被仿制和复制。现如今防伪技术主要有数码防伪技术、条形码技术、二维码技术、激光全息防伪技术等，尽管这些技术十分先进，但还是相当容易破解的。

自然界的斑纹总是千差万别的，如指纹、木纹、石纹、斑马纹、冰纹、树叶纹等纹理都是随机的、唯一的、不可能有两个完全一样的，利用这一特性纹理防伪对每一个物品进行标定、编号、建档、存入防伪数据库，各产业链都可以对此物品进行跟踪调查。

众所周知当塑料薄膜被拉伸的时候，平行于拉伸方向产生褶皱，这些褶皱现象随处可见，但是一直很少被科学家们深入研究，主要因为人们认为褶皱很难控制和重复。人为可控皱褶主要在柔性聚合物表面上制备硬质薄膜材料，通过拉伸、挤压衬底或者冷缩衬底，使其上的硬质薄膜实现有序结构的可控褶皱。但由于应力的失配很容易在皱褶形成的同时产生裂纹，而裂纹可能会在产业链中各个层次中随机产生和变化，这增加了防伪识别的准确性。

在本申请中引入梯度渐变材料，它是一类组成结构和性能在材料厚度或长度方向连续或准连续变化的非均质复合材料，采用聚合物的互穿网络形成梯度渐变层可以减小裂纹。

发明内容

本发明的目的在于制备一种梯度渐变双层体系来减少双层材料在力学拉伸、压缩过程中裂纹的产生，以及这种梯度渐变双层体系在防伪标识中的应用。

本发明制备方法采用的技术方案如下：

一种梯度渐变双层体系材料的制备，包括如下步骤：

步骤11，聚二甲基硅氧烷片作为支撑层的制备过程如下：

a)将聚二甲基硅氧烷前躯体A组分和B组分以质量比10:1均匀混合后，以转速3000rpm旋涂在防粘处理后的硅片上；b)在真空干燥箱里放上旋涂了聚二甲基硅氧烷的硅片，抽真空到0.5atm，保持温度65度，保温5小时后固化；c)将固化的聚二甲基硅氧烷片使用直尺悬空法分割成条状；

步骤12，紫外光固化材料的制备过程如下：

a)取一定量的含硅的紫外光固化胶；b)向紫外光固化胶中添加光引发剂184和819，两者质量比为7：3，且总质量占紫外光固化胶的4%；c)向上述组分中添加溶剂甲基丙烯酸甲酯，添加的量根据所需的紫外光固化胶的浓度决定；

步骤13，紫外光固化胶梯度渐变层和硬质薄膜层构成的双层体系的制备过程如下：

a)先将由步骤11制备得到的聚二甲基硅氧烷片在夹具的夹持下，固定拉伸比；在（100）单晶硅片上旋涂一层由步骤12制备的紫外光固化胶，并将拉伸的聚二甲基硅氧烷片覆盖在旋涂膜的表面，吸收10分钟，制备了吸收饱和的聚二甲基硅氧烷片,在聚二甲基硅氧烷片表面形成梯度渐变的紫外光固化胶层；b)分离聚二甲基硅氧烷片和硅衬底后，在另一块洁净的单晶硅片上旋涂预定厚度的紫外光固化胶，然后将吸收饱和的聚二甲基硅氧烷片覆盖其上，在氮气保护氛围下，紫外曝光15分钟，固化紫外光固化胶，从而在吸收饱和的聚二甲基硅氧烷片上形成硬质薄膜层，得到由紫外光固化胶梯度渐变层和硬质薄膜层构成的双层体系；c)曝光后，将聚二甲基硅氧烷片与硅片分离，缓慢匀速的收缩夹具，使聚二甲基硅氧烷片恢复原状，从而在双层体系的紫外光固化胶硬质薄膜层上形成有规则的复合图案结构。

所述步骤12中c)的紫外光固化胶的质量分数为6%。步骤13中旋涂的紫外光固化胶厚度为200nm。步骤13中的拉伸比≤50%。

本发明所述梯度渐变双层体系材料在防伪标识中的应用，具体包括如下步骤：对制得的复合图案结构进行精确定位扫描，将扫描结果输入数据库，并作为被防伪对象的终身识别认证；或者将已进行表面防粘处理过的复合图案结构进行纳米压印，所得的压印结果作为解码器，然后利用激光检测防伪标识与解码器是否完全重合，通过散射图像来识别真伪。

本发明在拉伸的聚二甲基硅氧烷衬底上制备梯度渐变层和硬质薄膜层的双层体系，应力释放时得到裂纹密度较少的随机纹理图案，具有以下有益效果：

（1）在一定的拉伸变化范围内，该双层体系具有一定的柔韧性，硬质层表面不产生裂纹；超出此变化范围，硬质层出现裂纹，但是裂纹的密度大大的减小，使体系表面制备的图案中缺陷变少。