[发明专利]一种基于纳米晶体纤维素的光学防伪器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于纳米晶体纤维素的光学防伪器件，属于光学及纳米材料技术领域。

背景技术

目前，假冒伪劣商品横行，市场欺诈行为不断，已经严重影响到人们的生活。不断增长的假冒伪劣产品的泛滥殷切呼唤新兴防伪技术。目前市场光学防伪手段包括全息标签，荧光油墨，嵌入式特殊材料，其中全息产品占据极大的市场，它能提供的加密方法包括显性加密特征，即彩虹色，也包括隐性加密特征，如特殊精细结构。但鉴别办法需采用特殊设备，价格昂贵。而且因为激光全息技术已使用多年，伪造者层出不穷；荧光油墨虽然为隐性加密方式，但加密特征有限，嵌入式也属隐性，但很难量化，并且需要特殊检测设备，很难推广。随着纳米技术的发展，人们发现纳米晶体纤维素这种新型的材料。它有许多显著的特点：它不仅绿色环保，可循环再生，生产成本低，而且最重要的是它特殊的分子结构，在一定的浓度下，具有液晶的特性，并能够通过自组装过程生成具有特殊性能的材料。虽然纳米晶体纤维素的研究从1949年就开始了，但真正引起人们的兴趣还是最近几年的事情，而用纳米晶体纤维素进行光学防伪的研究仍是凤毛麟角。

发明内容

鉴于现有光学防伪技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于纳米晶体纤维素的光学防伪器件。该光学防伪器件具有多重防伪特征，难以被仿造；识别方法简单，便于现场鉴别真伪。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于纳米晶体纤维素的光学防伪器件，包括粘贴在双面胶膜上的纳米晶体纤维素薄膜，其制备方法包括以下步骤：

(1)将完全漂白的纤维材料按17.5mL/g纤维材料的比例加入浓度为64wt％的硫酸，于45℃下搅拌90-120min酸化水解，加入10倍的去离子水终止反应；

(2)离心分离，收集底部浓缩的悬浮液，经12000-14000道尔顿分子量透析膜透析至溶液pH＝7，将透析后的悬浮液超声分散制成重量百分比浓度为0.5％-8％的胶体溶液；

(3)向胶体溶液中加入荧光增白剂，混合均匀，胶体溶液中荧光增白剂的浓度为50ppm-150ppm；

(4)将得到的胶体溶液置于聚苯乙烯培养皿上常温下晾干得到纳米晶体纤维素薄膜，然后将该纳米晶体纤维素薄膜粘贴于双面胶基材上，切割成要求的形状即可。

本发明在薄膜的制备过程中不需要特意的加热，而是完全依靠纤维素晶体分子室温下的自组装完成。另外，纳米晶体纤维素防伪作用不是靠直接沉积于衬底材料表面完成，而是先形成薄膜再将剥离的满足本发明五种特定防伪特征要求的薄膜转移到防揭不干胶表面并切割成所需形状的标签。本发明在薄膜的制备过程中既不需要特意的加入电解液也不需要外加磁场。

本发明中，所述纳米晶体纤维素薄膜的厚度为2-250μm，小于2μm会减弱衍射光强，使得颜色分辨困难，光斑衍射图样也随之变得模糊。

本发明中，所述纳米晶体纤维素为长度为90-200nm和直径为5-15nm的针状颗粒。

本发明中，所采用的纤维材料为软木、硬木或棉花等。在酸化水解之前需要将纤维材料研磨粉碎，经过20目的筛网过滤以保证所选材料的均匀性。

本发明中，所述荧光增白剂为Tinopal类或Leucophor类荧光增白剂，包括但不限于如Tinopal CBS SP Slurry、Tinopal CBS-X、Tinopal DMA X Slurry36、Tinopal HW、Leucophor U、Leucophor AP，添加的浓度为50-150ppm。荧光增白剂分子表面带负电，纳米晶体纤维素分子也带负电，当两者混合时，势必产生排斥，而这种排斥会影响纳米晶体的自组装生长过程，随之影响薄膜最终的颜色。

本发明中，所述纳米晶体纤维素薄膜的基色波长在其他工艺条件不变的情况下，主要由超声分散的时长决定，用额定输出功率为130瓦的超声分散仪在输出为60％功率的情况下超声分散5-25min的时间内都可以得到彩虹色的薄膜，但超声分散5min为蓝色，随着时间加长到10-25min，形成的薄膜呈现从黄到红的基色。薄膜的颜色是由纳米颗粒的自组装排列形成，由纸浆的种类、反应的温度、酸碱度、时长、颗粒尺寸、均匀性、杂质等诸多因素决定。在其他条件不变的情况下，主要由颗粒尺寸和凝集度决定。随着超声分离的时间增长，纳米颗粒的活性增加，形成较大的颗粒堆积，产生较大的光栅间隔，得到的薄膜衍射波长增加。