[发明专利]一种基于纳米球自组装的不可克隆防伪材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种基于纳米球自组装的不可克隆防伪材料，由单分散电负性聚合物纳米球作为微晶区的构筑单元，以丙烯酰胺类单体进行聚合反应得到的丙烯酰胺类聚合物作为基体材料，所述单分散电负性聚合物纳米球在丙烯酰胺类单体反应体系中通过静电自组装构筑微晶光斑。本发明提供的不可克隆防伪材料解决现有防伪材料的可克隆、信息隐蔽性弱、识别设备昂贵、易老化褪色的问题，且其制备成本低廉，可短时间内实现大面积制备，形成的微晶光斑显色明显，色彩饱和度高且经久不褪，具有环境友好性和良好的显示‑隐藏可逆性以及高灵敏度，兼具识别简便和多重防伪的高级安全属性，在防伪或信息储存领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及防伪材料技术领域，具体地，涉及一种基于纳米球自组装的不可克隆防伪材料及其制备方法与应用。

背景技术

防伪行业是在规范市场经济秩序，遏制假冒伪劣产品中不断发展壮大的，产品防伪在防止产品伪造或假冒、鉴别产品真伪方面发挥着重要的作用。但是，随着社会信息化的不断加深，信息的可靠性和安全性受到假冒伪劣市场的挑战，奢侈品、药品、化妆品等行业已经是假冒伪劣商品的“重灾区”，因此，必须采用更复杂、更高级、更安全的防伪技术对假冒伪劣市场进行打压，以保持市场经济的稳定发展。

具有光子带隙、低光学损耗和荧光增强等光学特性的光子晶体在响应传感器、光电器件和生物检测等广泛应用中引起了广泛兴趣。特别是，由于光子晶体具有可调结构颜色、角度依赖性和不褪色等多重优势，其在光学编码和信息加密方面具有吸引力。受天然珍贵蛋白石中随机形成闪烁微晶的启发，这种化石中信息存储的自然策略可以为防伪材料提供一种新型的防伪技术。例如：公布号为CN104672733A公开了一种湿敏变色防伪功能材料及其制备方法和应用，所述湿敏变色防伪功能材料由聚丙烯酰胺及其衍生物的液凝胶以及以自组装光子晶体组成。然而，光子晶体先通过垂直沉积法、蒸发自组装法等自组装方法得到自组装光子晶体，再将其加入丙烯酰胺单体反应体系中，最后用紫外光引发单体聚合，得到湿敏变色防伪功能材料，这一工艺不仅繁杂，耗时长，且得到的防伪材料在同一湿度下色彩单一，制约了防伪材料的加密性能。随着现代计算机技术的发展和安全标签制备技术的透明化，由于光子晶体的确定周期性结构和可预测的编码/解码模式，其制备得到的安全标签仍然可能被克隆和伪造。因此，非常需要开发具有编码/解码不可预测和不可复制特性的光子晶体，以突破他们目前存在的克隆和伪造可能性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种基于纳米球自组装的不可克隆防伪材料。

本发明的第二个目的在于提供上述基于纳米球自组装的不可克隆防伪材料的制备方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种基于纳米球自组装的不可克隆防伪材料，是在丙烯酰胺类单体聚合反应过程中引入单分散电负性聚合物纳米球作为微晶区构筑单元，电负性聚合物纳米球通过静电自组装构筑微晶光斑。

本发明所述基于纳米球自组装的不可克隆防伪材料以单分散电负性聚合物纳米球作为微晶区的构筑单元，单分散电负性聚合物纳米球在带正电的丙烯酰胺类单体反应体系中通过内建电场的静电作用自组装构筑微晶光斑，在单分散电负性聚合物纳米球在自组装的体系中，电负性聚合物纳米球、丙烯酰胺单体、交联剂和引发剂之间存在排斥力和吸引力的分子间作用力。这些分子间的作用力会影响纳米球排列的规整性，不仅影响微晶区的形状和形成的位置，还影响了微晶区的尺寸大小，因此形成的光斑尺寸较小、形状无规则，且在同一湿度下能够呈现出随机的、不同的颜色的光斑，具有很高的不可克隆性，显著提升了防伪材料的加密性能。

优选地，所述电负性聚合物纳米球包括聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)纳米球、聚(甲基丙烯酸甲酯-马来酸)纳米球、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)纳米球、聚(苯乙烯-马来酸)纳米球、聚(苯乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸)纳米球、聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)纳米球中的任意一种或多种。