[发明专利]一种基于荧光量子点的防伪材料组成物及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于荧光量子点的防伪材料组成物及其使用方法。

背景技术

随着科学技术的发展和安全意识的提升，人们对防伪材料的要求越来 高。目前防伪材料主要分为有机荧光材料和无机荧光材料两大类。其中， 有机荧光材料一般为具有大范围共轭体的不饱和分子，由于不饱和分子的 不稳定性，容易氧化分解，造成材料光稳定性差，对生物体有毒害作用， 并且生产工艺复杂，成本较高。而无机荧光材料，如磷粉等，在有机相中 大多难以溶解，耐水性差，对封装材料有一定程度的磨损和侵蚀，而且大 多具有毒性，生产过程中污染较重。

同时，目前防伪标识往往采用产品表面印刷即纸质荧光防伪的方式， 而所使用的印刷油墨自身具有一定的颜色，为了提高产品外观的美观性， 厂家不得不选用和荧光物质基态颜色相同的纸张作为外包装材料，大大限 制了产品的美观和设计灵活性。因此，我们急切地需要发明一种或一类无 毒，可用于生物领域，制作成本低，荧光性能稳定，不影响外观设计的新 一代防伪荧光材料。

碳质量子点是近年来继碳纳米管、纳米金刚石、富勒烯和石墨烯之后 的新兴的碳质材料。它是一种粒径十分微小的颗粒或者片层结构，其直径 一般在100nm以下，小于或接近激子波尔半径。根据其具体形貌，颗粒状 碳质量子点被称为碳量子点，片状碳质量子点被称为石墨烯量子点。由于 其尺寸十分特殊，因而具有量子尺寸效应、表面效应等特殊物理性质，表 现出了优良的荧光性能。碳质量子点作为一种新型的荧光材料，与传统的 有机荧光材料和无机荧光材料相比具有非常大的优势。其原料广泛易得， 与生物机体可以达到完全融合，经过适当的手段完全可以进行活体标记和 检测，大大拓宽了防伪标记的应用范围；而且通过调控其尺寸和表面官能 团类型能产生不同颜色的单色光，可以很好的控制其荧光性能；同时，其 荧光强度和寿命远远优于传统荧光材料。且由于量子点独特的尺寸特性， 使其很容易进行加工和后处理，可通过丝网印刷、纳米压印、加掩膜曝光 固化等方法得到任意图案的荧光防伪标记。得到的荧光图案在肉眼下呈无 色透明状态，在激发光的激发下荧光强烈可见，能够在保证防伪功能的前 提下，切实有效地克服荧光材料对产品外观设计的束缚。

发明内容

本发明旨在提供一种基于荧光量子点的防伪材料组成物及其使用方 法。本发明以有机小分子或碳材料为碳源，通过溶剂热法制备得到具有荧 光性的碳质量子点，然后将其与光固化树脂和光活性单体混合，通过丝网 印刷、纳米压印、加掩膜曝光固化等过程，可在基材上得到预先设计的无 色透明图案。该图案在自然光下呈无色，在一定波长的光激发下可显示出 不同颜色的荧光，可应用于防伪标记。该防伪材料制备过程简单，制备成 本低，绿色无毒，生物相容性良好，荧光性能稳定。

本发明提供的基于荧光量子点的防伪材料组成物，其基本组成和质量 份数为：

A碳质量子点0.001～0.1份；优选的质量份数为0.005～0.01份；

B活性单体10～70份；

C树脂20～50份；

D光引发剂1～5份；

E有机溶剂5～10份；

上述的碳质量子点是：以有机小分子或碳材料为碳源，加入溶剂中， 超声分散均匀，在150-300℃条件下进行溶剂热反应0.5-10h，得到碳量子 点分散液，提纯，旋蒸后，得到固态碳量子点。碳质量子点的尺寸为1-100nm， 激发波长为270-480nm。溶剂选自：水、乙醇、乙二醇、丙三醇、N,N-二 甲基甲酰胺或四氢呋喃；有机小分子选自：葡萄糖、果糖、蔗糖、抗坏血 酸、柠檬酸、叶酸、谷氨酸、半胱氨酸或甘氨酸；碳材料选自碳纳米管、 碳纤维或石墨烯，碳材料优选经过氧化处理的碳纳米管、碳纤维或氧化石 墨烯。氧化处理采用在溶剂热反应中添加氧化剂(过硫酸氢钾)的方法实 现，加入的氧化剂质量是碳纳米管或碳纤维质量的1-5倍。

上述的活性单体为单官能团、双官能团、多官能团三种官能团活性丙 烯酸酯单体中的任何一种或它们的混合物。

单官能团丙烯酸酯单体为下列物质中的任何一种或它们的混合物：丙 烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟 乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯。