一种水性上转换荧光喷墨油墨及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种水性上转换荧光喷墨油墨及其制备方法和应用，所述水性上转换荧光喷墨油墨按照质量百分比包括如下组分：上转换荧光材料0.5～10％、连接料20～35％、水50～60％、醇类溶剂4～10％、助剂0.23～5％；所述上转换荧光材料包括稀土元素掺杂的水性上转换荧光纳米颗粒，且所述水性上转换荧光纳米颗粒上修饰有聚乙烯亚胺。本发明专利技术提供的水性上转换荧光喷墨油墨环保性能好，荧光颜色可调节，适用于多种承印材质，制备工艺简单，隐蔽性强，可实现个性化、私人定制和可变信息隐藏，也可批量印刷在票据、商标或高档包装上，应用范围广，防伪力度强，从而实现对现有防伪印刷技术的取代和补充。

A waterborne up conversion fluorescent inkjet ink and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种水性上转换荧光喷墨油墨及其制备方法和应用
本专利技术涉及轨道交通
，尤其涉及一种水性上转换荧光喷墨油墨及其制备方法和应用，特别涉及一种适用于多介质数字打样的水性上转换荧光喷墨油墨及其制备方法和应用。
技术介绍
假冒伪劣商品严重危害人类健康，防伪技术与数字印刷的密切结合，对于打击非法伪造、维护公平竞争的市场秩序具有重要意义。防伪油墨是防伪技术中的一个重要分支，即以油墨的方式将防伪标识承印在票证、产品商标或包装上，具有成本低、隐蔽性好、容易检测、灵活性高等优势。近年来，随着人们环保意识的不断增强，一些印刷品为了追求独特的艺术效果，给防伪印刷技术提出了更高的要求。因此，开发环保型、数字化的防伪油墨已成为业内提高竞争力、走可持续发展道路的热点和方向。隐形防伪油墨具有极强的隐蔽性、保密性和伪装性，在保持表面画面原貌的基础上，可以实现防伪标识的隐藏与再现。按激发方式的不同，隐形防伪油墨可以分为紫外光激发防伪油墨(下转换荧光油墨)和红外光激发防伪油墨(上转换荧光油墨)。紫外光激发防伪油墨应用十分广泛，其材料、制备工艺、激发光源容易仿制，且大多数的紫外激发荧光材料为有机染料或量子点，环保性能差，耐性和稳定性不佳，不利于防伪印品的长期存放。此外，绝大部分承印材质本身(含荧光增白剂)或表层涂料对紫外光产生一定程度的吸收，从而影响最终的防伪效果。相较而言，上转换荧光油墨只在特定的波长下才显现隐形防伪特征，具有低毒、荧光寿命长、光稳定性好、无背景荧光干扰、防伪力度强等优势，是目前研究的重点和热点。CN201610308927.0和CN201710335455.2公布了丝网印刷用稀土上转换发光油墨和上/下转换双模式发光油墨的制备方法及其防伪应用。该方法所述的上转换荧光材料制备工艺复杂、与油墨连接料的相容性较差，制备的溶剂型油墨环保性能较差、稳定性不佳，且丝网印刷的印刷精度不高，无法实现个性化、可变信息隐藏。CN201810115493.1公开了一种水性稀土上转换荧光油墨及其制备方法、防伪应用。该方法制备的油墨以盖印或凹印方式在承印物上获得防伪图案，环保性能好，承印范围广，防伪力度强，但无法实现可变数据、按需印刷。CN201410718694.2公布了喷墨打印机用上转换荧光墨水及其制备方法。该方法涉及采用两步法制备稀土掺杂上转换纳米粒，水溶性表面修饰需要用到毒性较大的氯仿，且水溶性修饰过程容易引起颗粒聚集、荧光强度下降。此外，该油墨体系中以甘油或乙二醇为增稠剂，在合成纸、PET、BOPP等承印材质上难以获得较高的附着力，无法满足多介质数字打样需求。此外，现有制备方法中通常采用的三辊轧制或不锈钢高速研磨的方法容易导致上转换荧光油墨发黑，轻质碳酸钙的加入会提高油墨的遮盖力，从而透明度降低，影响最终的荧光发射。因此，本领域亟待开发一种上转换荧光喷墨油墨，使其具有环保性能好、荧光颜色可调节、适用于多种承印材质、制备工艺简单、隐蔽性强、批量印刷、个性化定制、可变信息隐藏等效果。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种水性上转换荧光喷墨油墨，尤其在于提供一种适用于多介质数字打样的水性上转换荧光喷墨油墨及其制备方法和应用。所述水性上转换荧光喷墨油墨环保性能好，荧光颜色可调节，适用于多种承印材质，制备工艺简单，隐蔽性强，可实现个性化、私人定制和可变信息隐藏，也可批量印刷在票据、商标或高档包装上，应用范围广，防伪力度强，从而实现对现有防伪印刷技术的取代和补充。为达此目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种水性上转换荧光喷墨油墨，所述水性上转换荧光喷墨油墨按照质量百分比包括如下组分：所述上转换荧光材料包括稀土元素掺杂的水性上转换荧光纳米颗粒，且所述水性上转换荧光纳米颗粒上修饰有聚乙烯亚胺(PEI)。所述水性上转换荧光喷墨油墨中，上转换荧光材料的质量百分比为0.5～10％，例如0.6％、0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％等；所述水性上转换荧光喷墨油墨中，连接料的质量百分比为20～35％，例如21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％等；所述水性上转换荧光喷墨油墨中，水的质量百分比为50～60％，例如51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％等；所述水性上转换荧光喷墨油墨中，醇类溶剂的质量百分比为4～10％，例如4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％等；所述水性上转换荧光喷墨油墨中，助剂的质量百分比为0.23～5％，例如0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.48％等。上转换荧光材料指的是红外光激发能够发射荧光的材料。本专利技术选用稀土元素掺杂的水性上转换荧光纳米颗粒，且所述水性上转换荧光纳米颗粒上修饰有聚乙烯亚胺，聚乙烯亚胺的引入能够使荧光材料具有更佳的水分散性，与水性油墨连接料的相容性好，与其他组分配合，提升了油墨的稳定性及其附着力。此外，水性上转换荧光纳米颗粒中掺杂有稀土元素，能够通过调节稀土元素的掺杂种类以及掺杂量来调节荧光材料的发光颜色和波长。再通过特定的油墨配方设计，进一步调节荧光材料种类以及各种荧光材料之间的配比，得到特定发射颜色及波长的油墨，该发射光颜色只在本专利技术特定的配方设计和一定的激发条件下才能准确显示，隐蔽性强，相比传统荧光油墨，更加难以复制，大大提高了印品的防伪力度，且通过喷印的方式可以实现个性化、私人定制和可变信息隐藏。在激发波长为980nm时发射380～780nm的荧光。本专利技术提供的水性上转换荧光喷墨油墨适用于多种承印介质，且承印介质的种类不影响近红外光的吸收和荧光发射，且环保无污染。稀土元素掺杂的水性上转换荧光纳米颗粒指的是在荧光纳米颗粒基料的基础上再掺杂稀土元素，基料本身也可以由含稀土元素的化合物组成。优选地，所述稀土元素包括铒、铥和镱中的至少两种的组合。在优选方案中，选择至少两种上述稀土金属，更有利于荧光颜色的调节。优选地，所述水性上转换荧光纳米颗粒包括四氟钇钠纳米颗粒。本专利技术选择四氟钇钠纳米颗粒作为荧光纳米材料的基体，在此基础上掺杂稀土元素，能够与稀土元素配合，实现荧光颜色的调节。优选地，所述上转换荧光材料包括红色上转换荧光材料、绿色上转换荧光材料和蓝色上转换荧光材料中的任意一种或至少两种组合。优选地，所述红色上转换荧光材料包括铒和铥共掺杂的四氟钇钠纳米颗粒，其中铒和铥的摩尔含量分别为10％和2％。优选地，所述红色上转换荧光材料在980nm波长的近红外光激发下发射红色荧光。优选地，所述绿色上转换荧光材料包括镱和铒共掺杂的四氟钇钠纳米颗粒，其中镱和铒的摩尔含量分别为20％和2％。优选地，所述绿色上转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性上转换荧光喷墨油墨，其特征在于，所述水性上转换荧光喷墨油墨按照质量百分比包括如下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种水性上转换荧光喷墨油墨，其特征在于，所述水性上转换荧光喷墨油墨按照质量百分比包括如下组分：



所述上转换荧光材料包括稀土元素掺杂的水性上转换荧光纳米颗粒，且所述水性上转换荧光纳米颗粒上修饰有聚乙烯亚胺。


2.根据权利要求1所述的水性上转换荧光喷墨油墨，其特征在于，所述稀土元素包括铒、铥和镱中的至少两种的组合；
优选地，所述水性上转换荧光纳米颗粒包括四氟钇钠纳米颗粒。


3.根据权利要求1或2所述的水性上转换荧光喷墨油墨，其特征在于，所述上转换荧光材料包括红色上转换荧光材料、绿色上转换荧光材料和蓝色上转换荧光材料中的任意一种或至少两种组合。


4.根据权利要求3所述的水性上转换荧光喷墨油墨，其特征在于，所述红色上转换荧光材料包括铒和铥共掺杂的四氟钇钠纳米颗粒，其中铒和铥的摩尔含量分别为10％和2％；
优选地，所述红色上转换荧光材料在980nm波长的近红外光激发下发射红色荧光；
优选地，所述绿色上转换荧光材料包括镱和铒共掺杂的四氟钇钠纳米颗粒，其中镱和铒的摩尔含量分别为20％和2％；
优选地，所述绿色上转换荧光材料在980nm波长的近红外光激发下发射绿色荧光；
优选地，所述蓝色上转换荧光材料包括镱和铥共掺杂的四氟钇钠纳米颗粒，其中镱和铥的摩尔含量分别为20％和0.5％；
优选地，所述蓝色上转换荧光材料在980nm波长的近红外光激发下发射蓝色荧光。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的水性上转换荧光喷墨油墨，其特征在于，所述聚乙烯亚胺的重均分子量为8000～10000；
优选地，所述连接料包括合成树脂；
优选地，所述合成树脂包括水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂、水性聚酯树脂中的任意一种或至少两种组合，优选水性聚氨酯树脂和/或水性丙烯酸树脂。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的水性上转换荧光喷墨油墨，其特征在于，所述醇类溶剂包括乙醇、异丙醇、正丙醇和正丁醇中的任意一种或至少两种组合，优选乙醇和/或异丙醇；
优选地，所述助剂包括pH调节剂、消泡剂和流平剂中的任意一种或至少两种组合；
优选地，所述pH调节剂包括氨水、氢氧化钠、三乙醇胺和三乙胺中的任意一种或至少两种组合，优选三乙醇胺；
优选地，所述消泡剂包括有机硅消泡剂、聚醚改性消泡剂、聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液型消泡剂中的任意一种或至少两种组合，优选聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液型消泡剂；
优选地，所述流平剂包括丙烯酸改性非硅流平剂；
优选地，所述水性上转换荧光喷墨油墨按照质量百分比包括如下组分：





7.根据权利要求1～6中任一项所述的水性上转换荧光喷墨油墨，其特征在于，所述上转换荧光材料在980nm波长的近红外光激发下的发射波长为380～780nm；
优选地，所述水性上转换荧光喷墨油墨的pH为7.02～8.68；
优选地，所述水性上转换荧光喷墨油墨的黏度为2.52～4.00mPa.s；
优选地，所述水性上转换荧光喷墨油墨的表面张力为28.23～35.47mN/m；
优选地，所述水性上转换荧光喷墨油墨在纸张上的附着力＞98％。


8.一种根据权利要求1～7中任一项所述的水性上转换荧光喷墨油墨的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1：溶剂热法制备上转换荧光材料：将稀土硝酸盐或稀土氯化盐、聚乙烯亚胺、NaF溶解在溶剂中，搅拌后转移至不锈...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳辉，孙莹，陈利科，张长伟，蔡少龄，郭仲路，
申请(专利权)人：美盈森集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44