[發(fā)明專利]磁場(chǎng)響應(yīng)光子晶體防偽薄膜及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011508911.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN112552557B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹玉華;許佳晟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L5/12
• 分類號(hào): C08L5/12;C08K9/10;C08K9/04;C08K3/22;C08K3/36;C08J5/18
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

本發(fā)明涉及一種磁場(chǎng)響應(yīng)光子晶體防偽薄膜及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明通過采用十二烷基硫酸鈉作為細(xì)乳化的乳化劑，通過在細(xì)乳液中揮發(fā)有機(jī)溶劑合成了粒徑可調(diào)的超順磁性納米晶簇，用于制備構(gòu)建光子晶體的磁性膠體納米粒子。并通過修飾非離子聚合物和包覆二氧化硅合成了穩(wěn)定、均一的磁性膠體納米粒子，用于制備磁組裝光子晶體。再采用瓊脂糖水凝膠的作為薄膜材料，在磁場(chǎng)下固化形成磁響應(yīng)光子晶體防偽薄膜。本發(fā)明制備的磁響應(yīng)光子晶體防偽薄膜，可以在施加磁場(chǎng)后，瞬間顯示防偽圖案，當(dāng)撤銷磁場(chǎng)后，圖案立即消失，實(shí)現(xiàn)防偽圖案的快速顯?隱。制備簡(jiǎn)單快速、成本較低、防偽響應(yīng)快速，防偽圖案可調(diào)控，可以作為防偽材料應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁響應(yīng)光子晶體和防偽技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁場(chǎng)響應(yīng)光子晶體防偽薄膜及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，假冒產(chǎn)品的傳播途徑和涉及領(lǐng)域越來越廣泛，嚴(yán)重?cái)_亂了市場(chǎng)，造假現(xiàn)象的問題亟待人們?nèi)ソ鉀Q。防偽技術(shù)是保護(hù)企業(yè)品牌和消費(fèi)者利益，維護(hù)企業(yè)正常經(jīng)營(yíng)和打擊假冒產(chǎn)品的一種防范性技術(shù)措施，在貨幣、證件、醫(yī)藥、食品、化妝品、煙、酒、服裝、音像制品等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。雖然，目前大多數(shù)產(chǎn)品可以采用了熒光防偽、熱致變色、全息圖案、水印等先進(jìn)的防偽技術(shù)來保護(hù)，但是由于假冒、造假導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失仍在逐年增長(zhǎng)。

光子晶體是由兩種或兩種以上不同折射率的介質(zhì)周期排列而形成的有序結(jié)構(gòu)材料，這種有序結(jié)構(gòu)形成的光子禁帶能夠反射特定波長(zhǎng)的光，由于光子晶體這種獨(dú)特的光學(xué)特性，目前已經(jīng)在光纖、光伏器件、紅外隱身、顯示器、彩色印刷、傳感器等領(lǐng)域被廣泛研究。當(dāng)通過調(diào)節(jié)衍射層級(jí)間距、光入射角及介質(zhì)的折光率，使結(jié)構(gòu)色的波長(zhǎng)在可見光區(qū)域時(shí)，即產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色。不同于染料和色素，由于光子晶體的結(jié)構(gòu)色來自于光在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的折射、衍射和干射，只要內(nèi)部的光子禁帶結(jié)構(gòu)不被破壞或改變，結(jié)構(gòu)色將永遠(yuǎn)存在，成本也較低。另外，除了對(duì)結(jié)構(gòu)的要求外，光子晶體對(duì)材料的要求較低，因此，可供選擇的材料種類更多。還可將響應(yīng)性材料引入光子晶體并設(shè)計(jì)圖案，在防偽技術(shù)領(lǐng)域極具應(yīng)用價(jià)值。

將磁響應(yīng)光子晶體固定于水凝膠中，制備得到磁響應(yīng)的光子晶體防偽薄膜，實(shí)現(xiàn)了通過磁場(chǎng)作為防偽圖案顯-隱的開關(guān)。磁響應(yīng)光子晶體具有在磁場(chǎng)下快速組裝的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)色可以通過磁場(chǎng)的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)且響應(yīng)快速。目前，光子晶體防偽薄膜主要以聚合物、二氧化硅微球堆積或打印形成光子晶體結(jié)構(gòu)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間或精密的設(shè)備儀器。另外，采用聚合物作為光子晶體的薄膜材料需要進(jìn)行聚合反應(yīng)，制備過程繁瑣，影響因素大。因此，開發(fā)一種制備簡(jiǎn)單、成本較低、防偽響應(yīng)快速的光子晶體防偽薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明開發(fā)了一種磁場(chǎng)響應(yīng)的光子晶體防偽薄膜。本發(fā)明將細(xì)乳液法與溶膠-凝膠法結(jié)合，合成了粒徑可調(diào)控且具有超順磁性的膠體納米粒子，并以水凝膠作為基底，制備了一種圖案可顯-隱的光子晶體防偽薄膜。當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)防偽圖案顯現(xiàn)，撤銷磁場(chǎng)后防偽圖案隱去。該光子晶體防偽薄膜圖案印刻過程方便，不需要聚合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了防偽圖案的磁場(chǎng)識(shí)別。

本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供了一種磁場(chǎng)響應(yīng)光子晶體防偽薄膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將疏水性磁性納米粒子分散于有機(jī)溶劑中作為油相，將乳化劑溶于水作為水相，將所述油相與水相混合后進(jìn)行細(xì)乳化，得到水包油型細(xì)乳液；

(2)將所述的水包油型細(xì)乳液負(fù)壓蒸發(fā)去除有機(jī)溶劑，獲得磁性納米晶簇，然后用水溶性大分子化合物對(duì)其進(jìn)行修飾；

(3)將所述的修飾后的磁性納米晶簇通過溶膠-凝膠法進(jìn)行二氧化硅包覆，然后多次水洗和磁分離，獲得磁性膠體納米粒子；

(4)將所述的磁性膠體納米粒子分散在水凝膠溶液中，在組成圖案的磁鐵下固化，形成圖案可顯-隱的光子晶體防偽薄膜。

進(jìn)一步地，在步驟(1)中，所述的乳化劑為十二烷基硫酸鈉(SDS)或C16-C22烷基三甲基季銨鹽。