[發明專利]一種高強度水分散性稀土氟化物上轉換發光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810115648.1
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108341920B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 劉躍軍;楊玲;王正祥;鐘云飛
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/44;C08G18/34;C08K3/16;C09K11/06;C09K11/02;C09K11/85
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任重;馮振寧

本發明涉及防偽材料技術領域，公開了一種高強度水分散性稀土氟化物上轉換發光材料的制備方法。該方法通過親核加成預聚反應，制備水性聚氨酯（WPU）預聚體；然后，在稀土鹽的水溶液中，以WPU預聚體作為配體，經水熱反應、離心、清洗、干燥處理后，得到稀土氟化物上轉換發光材料。采用本發明提供的方法制備得到的上轉換發光材料呈分叉棒狀微米晶體，同時具有結晶度高、發光強、水分散性好等特點，非常適合將其加入到水性油墨體系中用于防偽。

技術領域

本發明涉及防偽材料技術領域，更具體地，涉及一種高強度水分散性稀土氟化物上轉換發光材料及其制備方法。

背景技術

隨著市場經濟和信息技術的迅猛發展，偽造手段越來越高超，假冒偽劣產品的肆虐嚴重危害了人們的健康與安全。一些傳統的防偽手段不斷被不法分子破解，新興的防偽技術不斷走向綠色化、智能化、大眾化。無線電射頻（RFID）標簽，微透鏡陣列防偽，DNA、聲紋、人眼虹膜等生物特征識別，刺激響應(光/電/磁響應、物理/化學刺激)等材料或技術應運而生。光致發光材料具有防偽力度強，制備工藝簡單，成本較低，不需要投入大量的設備，且能與包裝設計、包裝結構、信息技術及人工智能完美融合，將產品及其包裝推向新的發展高度，因此越來越受到研究者們的青睞。

上轉換發光材料是指吸收兩個或多個能量較低的光子，發射出單個能量較高的光子，即吸收的光子能量低于發射的光子能量。由于稀土摻雜上轉換發光材料具有低毒、熒光壽命長、光穩定性好、發光光譜帶窄、無生物自體熒光干擾、反斯托克斯位移大、光滲透深度強等優勢，被認為是最具潛力的光致發光材料之一，在生物醫學、太陽能電池、固體激光器、傳感器、三維顯示、活體成像、防偽等領域具有廣闊的應用前景。其中，稀土氟化物基質的聲子能量低，能夠有效減少無輻射躍遷損失，提高發光效率，是上轉換研究的重點和熱點。

為了拓展上轉換發光材料的應用，將其加入到水性油墨體系中是一種及其重要的手段，因而上轉換發光材料必須具備較好的水分散性，且與油墨體系中的連接料相容性較好。然而，現有的上轉換材料采用油/水兩相合成，其本身水分散性不佳，制備的溶劑型油墨環保性能較差，且上轉換材料表面封端的配體，使其與油墨連接料的相容性較差，致使防偽油墨不穩定，放置已分層，油墨印刷適性較差，從而影響其防偽性能。因此，研究稀土氟化物上轉換發光材料的制備方法，提高其發光強度和水分散性，對整個防偽行業具有重大的社會現實意義和經濟效益。

水性聚氨酯（WPU）是以水代替傳統聚氨酯（PU）中的有機溶劑作為分散介質發展起來的高分子樹脂，具有無毒、不易燃、不易污染環境等優點，作為油墨連結料能帶來極好的粘接性、耐磨性和光澤度等，在環保油墨中已顯示出優異的應用價值。但尚未發現有關于將WPU預聚體作為配體，采用一步水熱法制備稀土氟化物上轉換發光材料的報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種高強度水分散性稀土氟化物上轉換發光材料的制備方法。該方法以WPU預聚體作為有機配體，采用一步水熱法制備稀土氟化物上轉換發光材料，優化了其應用和環保性能，為拓展上轉換材料在防偽領域的應用提供了一條新的技術途徑。

本發明的目的在于提供一種高強度水分散性稀土氟化物上轉換發光材料。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高強度水分散性稀土氟化物上轉換發光材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.原料處理：將二異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑和丙酮等原料進行干燥除水處理；

S2.WPU預聚體的制備：取步驟S1中的原料，調整所述二異氰酸酯、多元醇、擴鏈劑的質量分數分別為35%~45%、40%~55%、9%~16%，加入催化劑和丙酮后，通過親核加成預聚反應，制備得到WPU預聚體；

S3.水熱合成：向稀土鹽水溶液中加入步驟S2的WPU預聚體，然后加入堿溶液和氟源，攪拌均勻后，轉移至水熱反應釜中，進行水熱反應；