[發明專利]基于硅量子點的熒光隱形墨水及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201410448356.1
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN105086628A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 皮孝東;楊歆逸;楊德仁
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C09D11/50
• 分類號: C09D11/50
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及一種無色熒光隱形墨水，尤其指一種基于發光硅量子點的紫外熒光隱形墨水。該墨水可作為防偽材料應用。

背景技術

為了有效防止假冒偽劣產品擾亂市場、欺騙消費者，越來越多的防偽手段得到發展。而隨著科技技術的飛速發展，部分傳統防偽技術已經不能有效起到防偽效果。新型的熒光隱形墨水具有實施過程簡單、成本低、隱蔽性好、重現性強、檢測簡便等特點，已經在紙幣、票據、郵票等領域作為重要防偽標識之一廣泛應用。

目前國內外對熒光隱形墨水均有一定的研究成果，但多以有機熒光染料或者有機稀土金屬熒光絡合物作為熒光發光劑，一般具有一定的毒性，環保指數低，對人體會產生不良影響。而國內對于適用于噴墨打印的熒光墨水的研究也停留在基礎階段。

公開號為CN103289469A的中國專利申請公開了一種基于氧化鋅量子點制備的熒光防偽油墨，用發光量子點代替傳統的熒光材料，在大量減少熒光材料的用量的同時獲得防偽效果明顯的高性能隱形無色防偽油墨，可以應用于絲網印刷、印章刻印、凹版印刷等印刷方式。

公開號為CN103073946A的中國專利申請公開了一種摻錳核殼結構硫化鋅量子點ZnS:Mn/ZnS作為熒光防偽劑的水性熒光防偽油墨。水性熒光隱形墨水不但環保，而且可以和普通水性顏料墨水配合使用，符合今后熒光防偽油墨的發展趨勢。

相比上述專利中采用的量子點熒光防偽劑，硅元素在自然界中廣泛存在，易于取得，成本較低。同時，硅是一種安全性非常高的材料，不會對人體造成傷害。

發明內容

本發明提供一種基于硅量子點的熒光隱形墨水，該種熒光隱形墨水在自然光下呈無色，在紫外燈照射下發出可見光。

一種基于硅量子點的熒光隱形墨水，包括表面經過親油性改性的硅量子點和有機溶劑，其中，所述的硅量子點在有機溶劑中的濃度為0.1％-50％(wt)。

該種熒光隱形墨水可以適用于書寫、噴墨打印、印章刻印等。基于表面經過親油性改性或親水性改性的硅量子點可以分別制備得到溶劑型熒光隱形墨水或水性熒光隱形墨水，可以根據需求，與不同類型的油墨或者墨水進行配合使用。所述的熒光隱形墨水在自然光下呈無色，在紫外光下發出可見光。

作為優選，所述的硅量子點的平均尺寸為1-5納米。硅量子點可以通過現有技術方法制備，例如硅烷熱分解和硅烷等離子體分解，也可以采用市售硅量子點粉末。

選擇有機溶劑時要考慮其穩定性、揮發性和溶解性，一方面所選用的溶劑不能與所述硅量子點發生化學反應，要有一定的穩定性；另一方面所選用的溶劑揮發性不能太好，以防止墨水在噴頭暴露空氣部分揮發，而堵住筆尖或噴頭。另外，所述的有機溶劑的極性要與硅量子點表面上的修飾基團的極性相近，這樣有利于硅量子點的分散。按照以上原則本發明所述的有機溶劑可以選自烷、醇、醛、酮、羧酸、酯、胺、有機硅氧烷、芳香族化合物或含鹵素的碳氫化合物等。根據中國人民共和國國家環境保護標準，作為優選，所述的有機溶劑為三甲苯、苯甲醇、松油醇、正己烷和乙醇中的至少一種。

作為優選，所述的熒光隱形墨水還包括表面活性劑、消泡劑和增稠劑中的一種或者多種。

本發明還提供了一種所述的基于硅量子點的熒光隱形墨水的制備方法，包括如下步驟：

(1)用氫氟酸對硅量子點表面進行氫鈍化，然后在氬氣氣氛保護下，在氫鈍化后的硅量子點中加入氫化硅烷化改性劑和溶劑，在160～170℃下攪拌反應1～5小時后，除去溶劑得到所述的親油性改性的硅量子點。優選的氫化硅烷化改性劑有正十二烯、正十八烯、丙烯酸。優選的有機溶劑有：三甲苯、苯甲醇、松油醇、正己烷、乙醇；

(2)將步驟(1)得到的親油性改性的硅量子點分散于所述有機溶劑中，加入或者不加入表面活性劑、消泡劑和增稠劑中的一種或者多種，得到所述的熒光隱形墨水。

使用前先經過表面氫鈍化處理。氫鈍化的硅量子點表面懸掛鍵被填滿，減少了能夠導致硅量子點熒光量子效率降低的缺陷。

本發明還提供了另外一種基于硅量子點的熒光隱形墨水，包括表面經過親水性改性的硅量子點和去離子水，其中，所述的硅量子點在去離子水中的濃度為0.1％-50％(wt)。

該種熒光隱形墨水中的硅量子點表面通過親油性改性或者親水性改性，可以制備成溶劑型熒光隱形墨水或者制備成水性熒光隱形墨水。能夠適應不同需求，與其他油墨或墨水進行配合使用。

作為優選，所述的硅量子點的平均尺寸為1-5納米。

作為優選，所述的熒光隱形墨水還包括表面活性劑、消泡劑和增稠劑中的一種或者多種。