[發明專利]基于納米纖維素光子晶體碎片制備聚合物防偽膜的方法

在審

• 申請號: 202110137553.1
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112795043A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 張振;常天;張哲;項浩晟;王娟;史少偉;劉大鵬;谷進山;張顏;張旭
• 申請（專利權）人: 湖州閃思新材料科技有限公司
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L1/04
• 代理公司: 北京棘龍知識產權代理有限公司 11740
• 代理人: 謝靜

本發明涉及屬于生物材料領域，具體為基于納米纖維素光子晶體碎片制備聚合物防偽膜的方法，該防偽膜的制備步驟為首先將納米纖維素懸浮液制備成具有液晶結構的納米纖維素光子晶體虹彩膜，然后將該膜破裂成碎片，碎片分散在聚合物溶液中，干燥后得到包含有納米纖維素光子晶體虹彩膜碎片的聚合物防偽膜。本發明的有點是利用生物基材料?納米纖維素制備的虹彩色光子晶體碎片及其制備方法，并將該納米纖維素光子晶體碎片嵌入聚合物復合膜中，利用該納米纖維素光子晶體碎片的宏觀形貌、顏色以及微觀指紋結構等不可復制性應用于防偽方向，而聚合物復合膜作為支撐材料提供了必要的機械性能。

技術領域

本發明屬于生物材料領域，具體為基于納米纖維素光子晶體碎片制備聚合物防偽膜的方法，是納米纖維素具有膽甾相液晶性質的光子晶體的碎片的制作方法，并將該碎片通過嵌入到聚合物復合膜中應用到防偽方向。

背景技術

纖維素是世界上最豐富的生物聚合物，具有良好的可再生性和生物可降解性。隨著石油資源的枯竭，如何充分利用可再生資源成了人們關注的重點。其中，纖維素作為一種豐富來源的天然高分子材料引起了廣泛關注。天然纖維素材料由纖維素分子排列緊密的結晶區和纖維素分子排列松散無定區組成，通過機械處理、氧化或酸水解等，可以選擇性除去無定型區，得到了具有高比表面積、高長徑比、高模量、表面基團豐富等特點的納米纖維素。可以用不同種類的酸水解制備納米纖維素，比如硫酸、鹽酸、磷酸和己酸等。其中，硫酸水解制備的納米纖維素的表面含有硫酸脂基，因此其表面帶有負電荷。納米纖維素的特殊的各向異性形貌和表面帶電性使其能夠在水中形成膽甾型液晶。膽甾型液晶由于具有特殊的螺旋結構,其突出的光學性質表現為選擇性反射、強的旋光性、圓二色性等。這些特點有望開拓纖維素功能材料在光學及光電子材料領域中的應用。

目前關于納米纖維素光子晶體膜的研究中，大部分研究是通過在納米纖維素分散液中加入鹽或聚合物等，通過控制溶劑去除條件制備膽甾液晶螺距可控的均勻膜，具有選擇性反射的虹彩色薄膜。由于這種薄膜獨特的顏色和膽甾液晶結構，有研究人員將這種薄膜直接應用在防偽領域。專利“一種納米纖維素體膽甾型液晶紋理防偽標識的制備方法”(CN105199150A)中，采用納米纖維素水分散液干燥得到具有膽甾型液晶紋理的液晶膜，其中每一枚納米纖維素制作的防偽標識的紋理不同。專利“一種基于納米晶體纖維素的光學防偽器件”(CN110164292A)中，將制備的納米纖維素膜粘貼到雙面膠基板, 以此作為納米纖維素的光學防偽器件。然而這些方法得到納米纖維素液晶薄膜機械性能差，非常脆，無法直接使用。專利“Synthetically modified thermoplastic polymer composites havingcellulose nanomaterials” (US10626226B2)中，通過將甲基丙烯酸甲酯顆粒、納米纖維素粉末和純聚丙烯共同熔化冷卻混合形成具有聚合物涂覆的纖維素復合材料，在一定程度上也增強了納米纖維素的力學性質。專利“氧化石墨烯/納米纖維素/聚乙烯醇復合膜的制備方法”(CN106700110A)中，將制備的納米纖維素，氧化石墨烯與聚乙烯醇攪拌混合，室溫下干燥成膜。由此解決的力學性能差的問題。盡管可以通過在納米纖維素水分散液中加入聚合物制備納米纖維素聚合物膜，從而提高納米纖維素薄膜的力學性質，但是聚合物只能限定為水溶性聚合物，得到的納米纖維素聚合物膜在水環境中會發生溶解，而且聚合物的加入會影響納米纖維素膽甾型液晶結構的形成以及液晶的螺距。因此目前已經報道的方法無法將納米纖維素光子晶體膜的指紋結構應用于防偽技術。

針對上述問題，本發明創新性地提出將納米纖維素光子晶體薄膜破裂成碎片，然后將此納米纖維素光子晶體碎片嵌入到不同種類的聚合物基體中，制備一種包裹了納米纖維素光子晶體碎片的聚合物薄膜，該薄膜具有一定的力學強度和柔軟性，光子晶體碎片宏觀的形貌、在聚合物膜中的分布以及微觀的指紋結構等，可應用防偽鑒別技術。

發明內容