一种可逆的湿度响应荧光变色体系、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种可逆的湿度响应荧光变色体系的制备方法，包括以下步骤：A)将阴离子聚电解质、荧光分子和水混合，得到静电纺丝水溶液；B)将所述静电纺丝水溶液进行静电纺丝，在接收端布置掩膜以绘制第一重荧光图案，得到具有第一重荧光图案的静电纺丝薄膜；C)在步骤B)得到的静电纺丝薄膜表面利用防水涂料绘制第二重防伪图案，得到可逆的湿度响应荧光变色体系。本申请还提供了可逆的湿度响应荧光变色体系及其应用。本发明专利技术提供的可逆的湿度响应荧光变色体系具有荧光双重防伪功能，在紫外光下呈现第一重图案，在湿度上升时(例如哈气)呈现第二重图案，大大提升了荧光图案的防伪性能；且其对水具有特异性和荧光变色可逆的快速湿度响应变色。度响应变色。

【技术实现步骤摘要】
一种可逆的湿度响应荧光变色体系、其制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及防伪
，尤其涉及一种可逆的湿度响应荧光变色体系、其制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]湿度测量与人类的生活息息相关，经过多次技术迭代，半导体湿度传感器以其测量准确，便于集成的优点脱颖而出，然而半导体传感器存在制造复杂、沉重、不耐电磁干扰的问题。随着人们对智能化设备的要求，人们对提供感性认知的可视化的湿度传感器产生了需求。
[0003]现有的湿度
‑
颜色响应材料有水制变色染料、无机纳米晶以及结构色材料，然而水制变色染料合成流程长，无机纳米晶化学稳定性差，光子晶体材料制备复杂。有机荧光颜色明亮稳定，若将其用于湿度
‑
颜色响应的材料将是极大的进步。
[0004]此外随着经济与社会的发展，假冒伪劣产品随着技术门槛的降低变得防不胜防，因此防伪技术显得尤为重要，并需要不断迭代更新。当前荧光防伪方法大多依赖于一种或几种特定颜色的发射波长用于呈现加密图案。现有荧光图案防伪技术大多针对某种荧光物质，通过紫外光激发，发射特定颜色的荧光用于防伪图案设计，也有少数利用具有刺激响应的荧光单元实现荧光图案的出现/消失或变化，这些防伪模式较为单一，容易被模仿。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题在于提供一种可逆的湿度响应荧光变色体系及其制备方法，本申请提供的可逆的湿度响应荧光变色体系通过紫外灯可观察第一重防伪图案，湿度变化下可观察第二重防伪图案。
[0006]本申请提供了一种可逆的湿度响应荧光变色体系的制备方法，包括以下步骤：
[0007]A)将阴离子聚电解质、荧光分子和水混合，得到静电纺丝水溶液；所述荧光分子为接受质子后颜色变化的荧光分子；
[0008]B)将所述静电纺丝水溶液进行静电纺丝，在接收端布置掩膜以绘制第一重荧光图案，得到具有第一重荧光图案的静电纺丝薄膜；
[0009]C)在步骤B)得到的静电纺丝薄膜表面利用防水涂料绘制第二重防伪图案，得到可逆的湿度响应荧光变色体系。
[0010]优选的，所述阴离子聚电解质为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或聚(2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸)；所述荧光分子为共轭骨架上直接接有氨基、亚氨基、吡啶基的化合物，具体的，所述荧光分子选自四(4
‑
吡啶联苯基)乙烯、四(4
‑
吡啶乙烯基苯基)乙烯或(2Z,2
’
Z)
‑
2,2
’‑
((1,4
‑
苯撑)双(3
‑
(4
‑
吡啶基苯基)丙烯腈)；所述防水涂料包括防水材料和溶剂，所述防水材料选自石蜡、聚甲基丙烯酸、聚乙烯蜡、聚苯乙烯、聚氟乙烯和凡士林中的一种或多种；所述阴离子聚电解质和所述荧光分子的质量比为(500～1000)：1。
[0011]优选的，所述静电纺丝的步骤具体为：
[0012]将静电纺丝水溶液吸入注射器，将注射器转移至静电纺丝的注射物装置上，调节注射参数；在接收辊上包覆铝箔，将接收端接上电源负极，将注射器针头接上电源正极；在接收端布置掩膜，开启接收端滚动装置和发射端平移模式，开启高压电源，调节接收端电压达到预期数值，随后开启注射泵并逐渐调节发射端电源达到所需电压，得到具有第一重荧光图案的静电纺丝薄膜。
[0013]优选的，所述静电纺丝的电压为10～20kV，接收端电压为
‑
1.5kV～
‑
2.5kV，接收端距离为15～20cm，纺丝速度为8～15μm
·
min
‑1；所述静电纺丝水溶液的浓度为5～15wt％。
[0014]优选的，所述静电纺丝薄膜中的纺丝纤维直径为200～300nm。
[0015]优选的，步骤C)具体为：
[0016]将防水材料和有机溶剂混合，得到防水涂料；所述防水材料选自石蜡、聚甲基丙烯酸、聚乙烯蜡、聚苯乙烯、聚氟乙烯和凡士林中的一种或多种；
[0017]使用掩膜法或模印法利用防水涂料将目标图案转印于所述静电纺丝薄膜表面，将转印图案后的静电纺丝薄膜干燥，得到可逆变色荧光双重防伪图案。
[0018]优选的，所述静电纺丝水溶液中还包括辅助聚合物，所述辅助聚合物选自聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或多种。
[0019]本申请还提供了一种可逆的湿度响应荧光变色体系，由具有第一重荧光图案的静电纺丝薄膜和复合于所述第一重荧光图案表面的第二重防伪图案组成，所述静电纺丝薄膜中包括阴离子聚电解质和荧光分子，所述荧光分子为接受质子后颜色变化的荧光分子，所述第二重防伪图案由防水涂料绘制得到。
[0020]优选的，所述静电纺丝薄膜中还包括辅助聚合物，所述辅助聚合物选自聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇和聚乙二醇中的一种或多种。
[0021]本申请还申请了所述的制备方法所制备的可逆的湿度响应荧光变色体系或所述的可逆的湿度响应荧光变色体系在防伪领域中的应用。
[0022]本申请提供了一种可逆的湿度响应荧光变色体系，其由基材、复合于基材表面的具有第一重荧光图案的静电纺丝薄膜和复合于所述第一重荧光图案表面的具有防伪图案的防水层，所述静电纺丝薄膜中包括阴离子聚电解质和荧光分子，所述荧光分子为接受质子后颜色变化的荧光分子。本申请提供的可逆的湿度响应荧光变色体系借助荧光分子和聚合物基材构建刺激响应体系，在可见光下没有图案，由于荧光分子的存在使该体系在紫外灯下呈现第一重荧光图案，而在湿度改变的情况下，阴离子聚电解质电离产生质子，荧光分子接受质子变色，由此实现湿度改变情况下第二重荧光图案显现。进一步的，本申请提供的可逆的湿度响应荧光变色体系通过静电纺丝制备，可以实现快速的湿度响应，同时荧光变色体系对水的特异性响应，抗有机溶剂干扰能力强。
附图说明
[0023]图1为实施例1中制备的静电纺丝纤维薄膜的扫描电镜照片(图1a)以及纤维分布(图1b)；
[0024]图2为实施例1制备的静电纺丝纤维薄膜在干燥和潮湿环境中的红外光谱对比图；
[0025]图3为实施例1制备的静电纺丝纤维薄膜在不同湿度环境中荧光颜色与荧光强度的变化；
[0026]图4为实施例1制备的静电纺丝纤维薄膜在干燥
‑
潮湿环境中循环的荧光光谱图；
[0027]图5为实施例1制备的静电纺丝纤维薄膜在不同溶剂熏蒸中的荧光光谱图；
[0028]图6为实施例1制备的静电纺丝纤维薄膜在恒电压条件下的电流变化图；
[0029]图7为实施例1制备的静电纺丝绘制的第一重荧光图案与进行防伪图案转印后获得的第二重荧光图案在可见光与紫外光下的荧光照片。
具体实施方式
[0030]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可逆的湿度响应荧光变色体系的制备方法，包括以下步骤：A)将阴离子聚电解质、荧光分子和水混合，得到静电纺丝水溶液；所述荧光分子为接受质子后颜色变化的荧光分子；B)将所述静电纺丝水溶液进行静电纺丝，在接收端布置掩膜以绘制第一重荧光图案，得到具有第一重荧光图案的静电纺丝薄膜；C)在步骤B)得到的静电纺丝薄膜表面利用防水涂料绘制第二重防伪图案，得到可逆的湿度响应荧光变色体系。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阴离子聚电解质为聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸或聚(2
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丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸)；所述荧光分子为共轭骨架上直接接有氨基、亚氨基、吡啶基的化合物，具体的，所述荧光分子选自四(4
‑
吡啶联苯基)乙烯、四(4
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吡啶乙烯基苯基)乙烯或(2Z,2
’
Z)
‑
2,2
’‑
((1,4
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苯撑)双(3
‑
(4
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吡啶基苯基)丙烯腈)；所述防水涂料包括防水材料和溶剂，所述防水材料选自石蜡、聚甲基丙烯酸、聚乙烯蜡、聚苯乙烯、聚氟乙烯和凡士林中的一种或多种；所述阴离子聚电解质和所述荧光分子的质量比为(500～1000)：1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的步骤具体为：将静电纺丝水溶液吸入注射器，将注射器转移至静电纺丝的注射物装置上，调节注射参数；在接收辊上包覆铝箔，将接收端接上电源负极，将注射器针头接上电源正极；在接收端布置掩膜，开启接收端滚动装置和发射端平移模式，开启高压电源，调节接收端电压达到预期数值，随后开启注射泵并逐渐调节发射端电源达到所需电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勃天，张一弛，王健，梁军党，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：