[發明專利]一種基于光子晶體結構色防偽圖案的制備方法

有效

• 申請號: 201610074370.9
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105693903B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 王宏志;舒若宸;商勝龍;李耀剛;張青紅
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08F122/14
• 分類號: C08F122/14;C08F2/48;C08K9/10;C08K7/18
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于防偽圖案的制備領域，特別涉及一種基于光子晶體結構色防偽圖案的制備方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展，市面上的商品琳瑯滿目，一些假冒偽劣產品也隨之而來。其實正規的品牌和假冒的是有區別的，但是從表面上看商品的包裝是一樣的，所以消費者很難分辨出來。盡管部分商品采用了防偽標識，然而隨著仿制手段的提升，防偽標識越來越容易被仿制，因此如何制備一種簡單且不易被仿制的防偽材料成為一個非常有前景的課題。

大自然中的許多材料，可顯示出獨特絢麗的色彩，這種依靠光與物體表面周期性納米結構的相互作用而產生的色彩，被稱為“結構色”，而這種表面結構稱之為“光子晶體”。例如，天然蛋白石的絢麗色彩就是由于自身存在光子晶體結構。蛋白石是由許多小的晶體組成，晶體不同取向會反射不同頻率的光，就產生了不同顏色。光子晶體結構是一種由不同介電常數的介質材料在一維、二維和三維空間中形成的周期性結構，而結構色的產生是由于光子晶體中光子禁帶的存在。當帶隙的范圍落在可見光范圍內(380-780nm)，特定頻率的可見光將不能透過該晶體。這些不能傳播的光將被光子晶體反射，在具有周期性結構的晶體表面形成相干衍射。這些很窄波段的光被眼睛所感知，就產生絢麗的顏色。這種顏色是由于光子晶體特殊的結構而形成的，是物理生色的一種。因此，只要光子晶體本身的結構不受到破壞，顏色就不會消失。此外，這種結構色對觀察的角度也有一定的依賴性，從不同角度觀察光子晶體，我們會看到不同的顏色，這為光子晶體提供了一個很好的應用領域，即防偽領域。基于光子晶體結構具有不易被仿制且具有角度依賴性的特點，利用光子晶體結構制備防偽材料無疑成為一個非常有價值的研究方向。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于光子晶體結構色防偽圖案的制備方法，該方法簡單易行，對光子晶體結構色防偽材料的制備具有重要的價值。

本發明的一種基于光子晶體結構色防偽圖案的制備方法，包括：

(1)室溫下，將丙酮、雙氧水和二茂鐵混合，200-220℃下水熱反應60-72h，冷卻，離心，洗滌，得到Fe₃O₄/C納米球；其中，二茂鐵與雙氧水的比例為0.10～0.15g：1～2ml；丙酮和雙氧水的體積比為16：1-30：1；

(2)將步驟(1)中的Fe₃O₄/C納米球分散在溶劑中，得到分散液；將分散液與乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯ETPTA混合，加熱除去溶劑，加入2-羥基-2-甲基苯丙酮HMPP，得到混合液；其中，分散液與ETPTA的體積比為1:4-1:1，HMPP與ETPTA的體積比為1:200-1:150；

(3)將步驟(2)中的混合液填充至載玻片空隙，將目標圖案置于載玻片上，紫外光下固化，得到基于光子晶體結構色防偽圖案。

所述步驟(1)中反應在水熱釜中進行，水熱釜的容積為50mL，丙酮體積為水熱釜體積的3/5-4/5。

所述步驟(1)中離心速率為9000-11000rpm；洗滌為乙醇洗滌，洗滌次數為3-5次。

所述步驟(1)中Fe₃O₄/C納米球的粒徑為180-200nm。

所述步驟(2)中溶劑為乙醇。

所述步驟(2)中加熱溫度為40-70℃。

所述步驟(2)中分散液的濃度為10-20mg/mL。

所述步驟(3)中載玻片空隙為膠帶隔開的載玻片空隙；其中，采用的膠帶的厚度為50-150μm。

所述步驟(3)中紫外光波長為250-350nm，固化溫度為30-40℃。

本發明通過利用二茂鐵、丙酮、過氧化氫為原料，通過水熱反應制備碳包覆的四氧化三鐵(Fe₃O₄/C)膠體微球，并將其分散到乙醇中形成分散液，然后將分散液與乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)充分混合，在一定溫度下加熱除去分散液，再加入2-羥基-2-甲基苯丙酮(HMPP)得到混合液；將混合液填充至由一定厚度膠帶隔開的載玻片空隙中，然后將預先設計的圖案放在載玻片上方，在紫外光下將混合液固化，得到了基于光子晶體結構色防偽圖案。

本發明通過制備形貌均勻的磁性膠體微球與高分子單體及引發劑混合，采用紫外光固化技術，改變外界磁場條件，設計并制備具有光子晶體結構的防偽圖案。