[发明专利]一种双模式发光的水基防伪墨水及制备方法与应用

说明书

本公开提供了一种双模式发光的水基防伪墨水及制备方法与应用，其制备方法为将上转换纳米颗粒和碳量子点的有机溶液加入至油包水微乳液中，再通过加热使油包水微乳液中有机溶液的有机溶剂挥发，然后添加水使油包水微乳液进行相反转形成水包油纳米乳液。本公开利用O/W纳米乳液巧妙的将油溶性的双模式发光材料封装于乳液液滴内部，不仅可以避免为除去配体带来的复杂操作，而且可以克服为去除疏水配体造成荧光强度减弱的缺点。该水基防伪墨水与油溶性防伪墨水相比，具有不腐蚀喷头，不污染环境，不堵塞喷头等优势。

技术领域

本公开涉及荧光防伪墨水领域，具体涉及一种双模式发光的水基防伪墨水及制备方法与应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

假冒伪劣商品已逐渐成为威胁全球经济安全的问题之一，伪造有价值的文件、货币和品牌产品是一个具有挑战性的问题，对全世界的政府、企业以及消费者都有严重的经济、安全和健康影响。据估计，仿冒品代表着一个数十亿美元的地下经济，每年都有大量仿冒品被生产出来，这对基础研究和工业应用产生重大影响。随着时代的发展，造假技术也是越来越高科技，这就需要高科技的防伪技术来预防和遏制造假行为。防伪技术的发展对于保护知识产权和在许多应用中检测假冒产品至关重要。在过去的几十年里，一系列防伪技术已经发展成为防伪的盾牌。然而基于荧光的光学防伪技术具有荧光强度高、抗降解性强、易操作等优点，被认为是一种很有发展前景的防伪技术，大大提高了检测的安全性。

对于荧光防伪物质，目前主要有以下四种：等离子体纳米材料、量子点、荧光金属有机复合物以及镧系离子掺杂的荧光材料。在这些有机-无机发光材料中，有些发光材料如量子点，虽然其发光亮度较强，但其在日光下也能够显现一定的颜色，在作为防伪材料的隐蔽性方面会大打折扣。此外，大部分荧光物质的发光机制都是基于所谓的下转换发光机制，可以使用短波长光(紫外光)很容易地激发出长波长可见光。现有用作防伪墨水的荧光材料大部分是基于此发光机理，在紫外激发下，其发光颜色单一，发明人在研究中发现，这种荧光材料的防伪墨水在长期使用中容易被仿制，防伪效果不好。

发明内容

上转换纳米颗粒(UCNPs)是一种发光机制遵循反-斯托克斯发光的材料，其组成一般为NaMF₄:Yb³⁺/Ln³⁺(M＝Y or Gd,Ln＝Er or Tm or Ho)。由于镧系离子的长寿命和阶梯状能级进而赋予纳米颗粒独特的优点：(1)非线性的反斯托克斯发光过程；(2)980nm或808nm的近红外激发穿透生物组织能力强；(3)低细胞毒性；(4)光稳定性及化学稳定性强；(5)高信噪比，无自荧光和光闪烁。由于这些优异的特性，使上转换纳米颗粒在作为防伪标签应用时，大大提高防伪安全性。将上转换纳米颗粒制备成防伪油墨时，一般采用有机溶剂溶解的油墨，另一种为采用水作为溶剂形成乳液的水基墨水。油墨中的有机溶剂对环境有污染；同时本公开发明人在利用油墨进行喷墨打印时，发现利用这种油墨容易使喷嘴堵塞，从而影响了上转换纳米颗粒在制备防伪油墨或墨水中的大规模应用。因而，本公开的目的是提供一种双模式发光的水基防伪墨水及制备方法与应用。

为了实现上述目的，本公开的技术方案为：

第一方面，本公开提供了一种双模式发光的水基防伪墨水，为水包油型的纳米乳液，乳液液滴的粒径为50～500nm，乳液液滴内包裹上转换纳米颗粒和碳量子点。

第二方面，本公开提供了一种双模式发光的水基防伪墨水的制备方法，将上转换纳米颗粒和碳量子点的有机溶液加入至油包水(W/O)微乳液中，再通过加热使油包水(W/O)微乳液使有机溶液的有机溶剂挥发，然后添加水使油包水微乳液进行相反转形成水包油纳米乳液。