納米防偽油墨的發展

1.前言
防偽油墨是防偽技術最為重要的技術分支之一，涉及的學科領域很多，例如光學、化學、電磁學、計算機技術、光譜技術、印刷技術等，屬于一門交叉邊緣學科。其中化學防偽材料和技術是防偽油墨的基礎技術，在研究和應用上占據相當重要的地位。在納米尺寸范圍操縱分子，設計并組裝出穩定的多重花樣，由此創制出具有優異功能的新納米精細化工品、新納米材料，成為一個前沿領域。如何交叉結合納米科學，開拓納米材料在納米精細化工、納米醫藥、納米食品、納米復合材料和新能源中的應用，成為國內外科學家競相開展的研究課題。將納米技術和防偽技術相結合研制開發的納米防偽印刷油墨不僅具有良好的印刷效果，而且可使防偽效果和防偽性能進一步改善。
2.納米油墨的特點
所謂納米防偽油墨，是在油墨連結料中加入特殊性能的納米防偽材料，還可用加密手段經特殊工藝加工而成的特種印刷油墨。如光致變色、熱致變色及紫外光油墨等，或稱為油墨防偽的“納米化”，主要有以下特點。
①耐曬性、耐酸性和粘附性明顯提高。納米油墨兼容，各方面性能超常，由于sio2、tio2在納米尺度時表現出很強的抗紫外光和催化性能，經特殊化學反應工藝合成的納米防偽油墨，其耐曬性一般可提高2～3個等級，耐熱性和附著牢度均有明顯提高。
②許多普通油墨在制造過程中都需要添加表面活性劑來降低連接料的表面張力，使得整個體系的親和性增加。而納米微粒本身就具有很好的表面潤濕性，它們吸附在油墨中顏料顆粒的表面，使得油墨的親油以及潤濕性提高，并讓油墨的固、液結構達到穩定，所以，添加了納米微粒的油墨都能在很大程度上提高其印刷適性。
③用添加了特定納米微粒的納米油墨來復制印刷彩色印刷品，層次會更豐富，階調會更鮮明，圖像細節的表現能力亦大增。
④納米微粒若用于uv油墨中，可加速其固化速度，同時由于填料的細微均勻分散而消除墨膜的收縮起皺現象。
⑤油墨的細度是衡量油墨質量的一個重要指標，由于納米油墨中的各種原材料都是由納米級微粒構成的，各種粒子均勻地分散懸浮，帶來極高的油墨細度，將能節省大量原料并印出更精更美更高質量的圖像。
⑥高細度的納米油墨還有一個顯著的優點，那就是增強了印版的耐印力，印版是直接與油墨相接觸的，印版大多為強度不是很高的多層金屬板構成，如果油墨顆粒粗大，在印刷滾筒的作用下，摩擦系數也必然很大，這樣就極易磨損印版，造成印版的損壞。而顆粒微小均勻的納米油墨則不會或者說是減少了這種情況的發生。
3.納米油墨的研究現狀
發光顏料可作為一種添加劑，均勻分布在各種透明介質中，如油墨、涂料、塑料、橡膠、紙、膠片、印花漿、陶瓷釉料、玻璃、化纖、皮革等，實現介質的自發光功能，并可顯示出本材料所具有的明亮色彩。其突出特點是對波長450納米以下的短波可見光具有很強的吸收能力，吸收儲存各種可見光（日光、熒光、紫外光、燈光等）后，在暗處發光12～24小時以上，其發光強度和維持時間是傳統熒光材料的30倍以上，且材料本身無毒、無害、不含任何放射性元素，其穩定性和耐候性優良。并可無限次循環使用。光材料由于納米復合材料可達到分子水平相容，且尺寸小于光波長，因而納米復合材料較純，聚合物透明性好。用溶膠凝膠法制得的材料一般是高度透明的，選擇fe2o3、v2o5作無機組分或wo2片層無機物，會得到超導、光致變色、電致變色材料。
例如針對熒光防偽油墨耐光性差、防偽機理已被破譯而失去防偽功能的現狀，廣州大學研究成功了近紅外線吸收的納米防偽油墨，其小試樣品的性能在可靠性、安全性、穩定性及耐老化性等方面都達到令人滿意的程度。目前該產品已被應用于外包裝，票證防偽以及紅外傳感器等高新技術領域。
還有北京大學防偽研究小組，目前已成功開發出紅外防偽發光材料，紅外防偽油墨，特別是紅外防偽激光鑒別器開發成功，有力地支持了紅外防偽技術的高速發展。紅外發光材料屬于無機稀土發光材料，是在紅外照射下，發出刺眼的鮮艷的綠、紅兩種顏色的可見光，該紅外材料主要工作階段在780nm～1200nm。該類發光材料優點為：正常日光下，具有極白的外觀，極易細化顆粒，是制作防偽產品的特種原料。智能防偽鑒別儀是利用一種新的光譜分析技術與計算機技術相結合的高科技產品，其優良的防偽性能和使用的便利，能滿足最高層次防偽方面的需要，居國際領先水平。
國內近來被科技部評為國家重點新產品的納米級透明氧化鐵系列顏料已開發成功。納米金屬微粒可吸收全部光波而使自身呈黑色，同時對光亦有散射作用。將納米金屬微粒添加到黑色油墨中，可提高黑色油墨的純度和密度。另外半導體納米粒子表面經化學修飾后，粒子周圍的介質可強烈影響其光學特質，表現為吸收光譜發生紅移或藍移。如把它們分別加入黃色和青色油墨中制成納米油墨，可增加黃墨和青墨的純度，令印刷品層次更豐富。
納米級碳墨具有導電性，對靜電具有很好的屏蔽作用，防止電訊信號受到外部靜電的干擾，若把它加入油墨，可制成導電油墨，用于大容量集成電路、現代接觸式面板開關等。另外，在導電油墨中如將ag制成納米級而代替微米級ag，可節省50%的ag粉，這種導電油墨可直接印在陶瓷和金屬上，墨層均勻光滑，性能很好。若將cu、ni材料制成0.1-1um的超微顆粒，它可代替鈀與銀等貴重金屬導電。
4.結束語
現在，雖然納米油墨已經有了很大的發展進步，納米油墨的優點也有目共睹，但是，納米油墨卻還并不是十分普及。對納米油墨國內目前基本上還處于中試階段，離廣泛應用于油墨制造和印刷工業之中還有一段距離。 隨著納米技術的發展，納米油墨將為油墨制造業開辟一片廣闊的新天地，為世界油墨和印刷技術帶來一場新的變革。


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