一种超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签以及其制备方法技术

本申请涉及防伪材料和结构色材料技术领域，提供了一种超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签及其制备方法。本申请将由单分散胶体微球分散液、可聚合单体以及引发剂制得的防伪墨水置于喷墨打印机的墨盒中，直接打印形成计算机设计图案的防伪标签，经交联、超疏水处理后制得超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签。本申请采用计算机控制喷墨打印技术制备超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签，在实现批量化生产的同时，还赋予了物理不可克隆性结构色防伪标签优秀的超疏水性能和机械性能，使得防伪标签的稳定性和可靠性获得显著提高，在药品、货币、艺术品等高附加值商品的防伪方面具有潜在应用价值。在应用价值。在应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签以及其制备方法


[0001]本申请涉及防伪材料和结构色材料
，尤其涉及一种超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签及其制备方法。

技术介绍

[0002]结构色材料就有环境友好、永不褪色、刺激响应、色彩与观察角度相关等特殊性质，在防伪领域具有得天独厚的优势。比如，利用结构色材料的色彩与观察角度相关的性质，科学们发展了系列防伪材料(Lee HS,Shim TS,Hwang H,Yang SM,Kim SH.Colloidal photonic crystals toward structural color palettes for security materials.Chem Mater.2013；25:2684
‑
2690；Valkama S,Kosonen H,Ruokolaiene J,et al.Self
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assembled polymeric solid films with temperature
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induced large and reversible photonic
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bandgap switching.NatMater.2004；3:872
‑
876；Lai XT,Peng JS,Cheng QF,et al.Bioinspired color switchable photonic crystal silicone elastomer kirigami.Angew Chem Int Ed.In press；doi:10.1002/anie.202103045.)然而，此类材料具有的预定的周期性结构，使得其容易被造假者防造，使其防伪效果大打折扣。
[0003]某些不以人的意志为转移的随机结构所具有的物理不可克隆功能，可以使造假者望而生畏(Buchanan JDR,Cowburn RP,Jausovec A.et al.Forgery:'fingerprinting'documents and packaging.Nature.2005；436:475；Arppe R,TJ.Physical unclonable functions generated through chemical methods for anti
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counterfeiting.Nat Rev Chem.2017；1:0031.)但解码准确度、所用解码时间较长以及加密容量低等技术瓶颈严重了限制其广泛应用。虽然，我们在前期研究中，利用深度学习，实现了对具有特殊物理不可克隆光学结构的有效识别(He X,Gu YN,Yu BR,et al.Multi
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mode structural
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color anti
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counterfeiting labels based on physically unclonable amorphous photonic structures with convenient artificial intelligence authentication.J Mater Chem C.2019；7:14069
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14074.)，但防伪标签弱的机械稳定性等方面还难以满足实际应用要求。
[0004]本申请的专利技术人对物理不可克隆性结构色防伪标签进行了深入研究，中国专利CN110569948A(公开日：2019年12月13日)公开了一种利用人工智能进行识别的物理不可克隆性结构色防伪标签，该防伪标签由具有微米粒子掺杂于无序排列的单分散亚微米级颗粒中并涂布到黑色基底上形成；或者由具有微米粒子、黑色纳米粒子掺杂于无序排列的单分散亚微米级颗粒中并涂布到基底上形成。该防伪标签的光学显微镜照片被人工智能学习并记忆其结构特征，形成防伪标签数据库。将由终端用户或在各个流通环节中拍摄的防伪标签的光学显微镜照片，发送到数据库并与数据库里的结构特点进行对比后，人工智能反馈相似度数值，从而实现防伪验证功能。可见，本申请专利技术人的该项专利技术通过把无序光学结构和人工智能结合，利用深度学习实现了无序光学结构的有效识别，实现了物理不可克
隆性防伪标签。
[0005]同时，中国专利CN110766119A(公开日：2020年02月07日)公开了一种具有多重防伪模式的物理不可克隆性结构色防伪标签，该防伪标签由具有无序光学结构的图案化面层、遇水变透明白色中间层和黑色背景底层构成。无序光学结构面层对光的非相干散射引起的白色与白色中间层相匹配，无序光学结构面层被隐藏。防伪标签遇水中，白色中间层变透明，黑色底层对光的均匀吸收，提高了结构色面层的色彩饱和度，结构色面层图案显现，实现了肉眼可视的第一重隐形防伪模式。而结构色面层遇水后，其反射光谱发生红移，此时能够实现第二重光谱防伪模式。无序光学结构中单分散微球的随机排列具有物理不可克隆的属性，借助人工智能对其进行识别，最终实现第三重物理不可克隆防伪模式。可见，本申请专利技术人的该项专利技术通过多涂层设计，利用引起特殊的遇水变透明中间层，实现了非彩虹色结构色防伪标签的多重防伪模式。
[0006]本申请专利技术人的上述专利技术拓展了防伪材料领域和结构色材料领域，具有非常广阔的应用前景。而在实际生活中防伪标签能够应用于各种领域，使其对防伪标签的性能有了不同的要求。现有防伪标签生产工艺较为繁琐，性能优异、难以仿造的防伪标签很难实现批量化生产，这是新一代防伪标签一直以来所面临的问题。
[0007]此外，根据使用环境不同，某些领域对防伪标签的防水性能、机械性能具有特殊要求，而现有防伪标签还不能同时满足上述需求。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本申请提供了一种能够实现批量规模化生产的并具有优秀防水性能以及良好机械性能的物理不可克隆性结构色防伪标签。
[0009]为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0010]首先，本申请提供了一种超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签的制备方法，包括如下步骤：
[0011]将防伪墨水置于喷墨打印机的墨盒中，直接打印形成计算机设计图案的防伪标签，经交联、超疏水处理后制得超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签。
[0012]进一步地，防伪墨水包括单分散胶体微球分散液、可聚合单体以及引发剂。
[0013]进一步地，单分散胶体微球分散液由胶体粒子分散在水中制得，单分散胶体微球分散液的质量分数为5～30wt％，余量为水。
[0014]更一步地，胶体粒子为单分散聚苯乙烯乳胶粒、单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒、单分散聚苯乙烯－聚甲基丙烯酸甲酯－聚丙烯酸乳胶粒、单分散二氧化硅粒子、单分散四氧化三铁粒子或单分散碳球。
[0015]再进一步地，胶体粒子的粒径为150～1100nm。
[0016]进一步地，可聚合单体为N
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羟乙基丙烯酰胺、N
‑
羟甲基丙烯酰胺、N
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：将防伪墨水置于喷墨打印机的墨盒中，直接打印形成计算机设计图案的防伪标签，经交联、超疏水处理后制得超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签；所述防伪墨水包括单分散胶体微球分散液、可聚合单体以及引发剂。2.根据权利要求1所述的超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签的制备方法，其特征在于，所述单分散胶体微球分散液由胶体粒子分散在水中制得，所述单分散胶体微球分散液的质量分数为5～30wt％，余量为水。3.根据权利要求2所述的超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签的制备方法，其特征在于，所述胶体粒子、可聚合单体、引发剂三者的质量比为1:0.5:0.0005～1:3:0.3。4.根据权利要求2所述的超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签的制备方法，其特征在于，所述胶体粒子为单分散聚苯乙烯乳胶粒、单分散聚甲基丙烯酸甲酯乳胶粒、单分散聚苯乙烯－聚甲基丙烯酸甲酯－聚丙烯酸乳胶粒、单分散二氧化硅粒子、单分散四氧化三铁粒子或单分散碳球，所述胶体粒子的粒径为150～1100nm。5.根据权利要求1所述的超疏水物理不可克隆性结构色防伪标签的制备方法，其特征在于，所述可聚合单体为N
‑
羟乙基丙烯酰胺、N
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：周金明，王佳慧，李玉环，
申请(专利权)人：河北师范大学，
类型：发明
国别省市：