一种透明度可转变的超亲水多孔涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及功能化超浸润材料技术领域，公开了一种透明度可转变的超亲水多孔涂层及其制备方法和应用，其利用环氧大豆油(ESO)和癸二酸(SA)的半固化反应形成粘结层，再通过冷冻干燥技术构造亲水聚合物和聚四氟乙烯(PTFE)的多孔涂层，然后采用压印法将多孔涂层转移至ESO

【技术实现步骤摘要】
一种透明度可转变的超亲水多孔涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能化超浸润材料
，具体地说，涉及一种透明度可转变的超亲水多孔涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着经济的发展和科学技术的进步，造假技术也在不断更新，假冒产品从电子产品到医药品、钱币、食品、生活用品等无处不在，给消费者和国家企业带来了巨大的经济损失，因此，人们越来越重视防伪方面的相关知识和应用。
[0003]防伪，是指为了防止未经商标所有权人准许，以假冒为手段而进行仿制、复制或伪造和销售他人产品所主动采取的一种举措，在一定条件下能确切鉴别真伪并不容易被仿制和复制。目前比较成熟用于生活中的防伪技术有纸张防伪技术、油墨防伪技术、条码防伪技术和生物防伪技术。由于人通过视觉获取的信息占获取信息总量的2/3，光学防伪技术成为目前研究的主要方向之一。
[0004]其中，光学防伪技术是运用光的基本物理原理和特性，比如光的折射、反射、透射、干涉以及现代发展的光学技术如激光全息技术、光变图像等发展起来的防伪技术。光学可变油墨和光学可变薄膜是目前市场常用的光学防伪技术，其利用了干涉效应，通过改变光入射角度来呈现不同颜色。
[0005]在向自然界探索学习的过程中，人们发现一些植物存在奇特的颜色变化现象，如山荷叶花淋雨后从白色变为透明。有学者指出可以利用调控透光率的方法来达到防伪的目的。研究表明这种透明度变化现象与植物的吸水行为有关，亲水的白色花瓣吸水后，细胞间隙得以填充，光线由反射变为折射。受到山荷叶花的启发，可通过超亲水多孔薄膜的吸水现象来调控透光率，使薄膜实现不透明到透明的转变。
[0006]目前市场存在的利用光学调控透明度变化所做成的防伪标签，存在着诸多缺陷：其一，防伪标签极易被仿制；其二，现有的制备防伪标签的方法多涉及昂贵的仪器设备或复杂的工艺流程，成本高昂，难以实现大面积防伪标签的制备；其三，透明度变化慢，且无法反复可逆变化，可循环利用性低；其四，防伪标签使用有毒、不环保、不可降解、难回收的原料，不利于绿色和可持续发展；其五，防伪标签耐磨性差，容易损坏，持久性差，以上缺点的存在极大限制了基于透明度变化的防伪标签的使用。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种透明度可转变的超亲水多孔涂层及其制备方法和应用，其能够克服现有技术的光学防伪标签存在使用有毒溶剂、透明度无法反复可逆变化、不可降解、难回收利用等问题。
[0008]一种透明度可转变的超亲水多孔涂层的制备方法，其包括以下步骤：
[0009]步骤S1、利用环氧大豆油和癸二酸的半固化反应形成粘结层；
[0010]步骤S2、通过亲水聚合物和聚四氟乙烯浓缩分散液均匀混合得到亲水聚合物和聚
四氟乙烯的混合溶液A；
[0011]步骤S3、将混合溶液A通过冷冻干燥机处理后得到亲水聚合物与聚四氟乙烯的多孔薄膜；
[0012]步骤S4、将步骤S3中的多孔薄膜压印转移至步骤S1的粘结层上，交联得到超亲水多孔涂层。
[0013]作为优选，步骤S1具体包括以下步骤，
[0014]步骤S11、将环氧大豆油和癸二酸加入无水乙醇中，50～70℃搅拌5～10min；
[0015]步骤S12、加入催化剂，继续搅拌形成环氧大豆油和癸二酸的混合溶液B；
[0016]步骤S13、将混合溶液B旋涂在真空等离子处理后的玻璃片上，得到涂层；
[0017]步骤S14、将步骤S13中得到的涂层放入烘箱中加热反应，反应温度为130～150℃，反应时间为1～2h，形成粘结层。
[0018]作为优选，步骤S2具体为将质量比为1:4～1:10的亲水聚合物和聚四氟乙烯浓缩分散液分别均匀分散在水中，分别得到亲水聚合物溶液和聚四氟乙烯溶液，再将亲水聚合物溶液和聚四氟乙烯溶液混合搅拌形成均匀的混合溶液A；
[0019]其中，亲水聚合物溶液的质量分数为1～3wt％；聚四氟乙烯溶液的质量分数为5～20wt％，混合溶液A的质量分数为3～6wt％
[0020]作为优选，步骤S3具体包括以下步骤，
[0021]步骤S31、先将混合溶液A滴涂于等离子体处理好的玻璃片上；
[0022]步骤S32、再放入冰箱冷冻2～4h；
[0023]步骤S33、然后转移至冷冻干燥机中冷冻干燥1～2h，得到亲水聚合物与聚四氟乙烯的多孔薄膜。
[0024]作为优选，步骤S4具体包括以下步骤，
[0025]步骤S41、将多孔薄膜通过人工压印转移至步骤S1的粘结层上；
[0026]步骤S42、放入130～150℃烘箱中反应2～4h，得到涂层；
[0027]步骤S43、最后将所得涂层浸泡于交联液中10～60s，纯水清洗、常温干燥后即制得超亲水多孔涂层。
[0028]作为优选，亲水聚合物为海藻酸钠、聚乙烯醇、壳聚糖衍生物中的一种或多种。
[0029]作为优选，步骤S1中环氧大豆油和癸二酸中环氧基与羧基的摩尔比为1:1～1.5:1，环氧大豆油和癸二酸的总和与乙醇之间的质量比为10～30wt％；催化剂与环氧大豆油和癸二酸的总和的质量比为1～2wt％。
[0030]作为优选，步骤S4中交联时采用的交联液的质量分数为0.5～5wt％，为钙离子、三聚磷酸钠、戊二醛、乙二醛、京尼平溶液中的一种或多种。
[0031]一种透明度可转变的超亲水多孔涂层，其通过一种透明度可转变的超亲水多孔涂层的制备方法制得。
[0032]一种透明度可转变的超亲水多孔涂层的应用，所述透明度可转变的超亲水多孔涂层应用于防伪材料。
[0033]本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
[0034](1)制备超亲水多孔涂层所采用的原料环氧大豆油、癸二酸以及亲水聚合物均可自然降解，聚四氟乙烯可回收利用，制备过程仅使用乙醇和水溶剂，不涉及昂贵试剂或仪
器，具有操作简便、绿色环保等优点；
[0035](2)所制得的超亲水多孔涂层呈现粗糙多孔形貌，一方面为实现表面超亲水性提供足够的粗糙度，另一方面为实现透明度转变提供关键结构，多孔涂层结构表面凹凸不平，光散射系数大，雾度高，宏观上呈现不透明状态；而当多孔涂层内填充水后，微观结构发生变化，孔洞内空气被水取代，从而使得超亲水多孔涂层吸水后表面粗糙度减小，削弱光散射并加强光透射，迅速达到不透明到透明转化，更重要的是，水和聚四氟乙烯的折射率相近，对水填充涂层改变透明度具有关键作用。
[0036](3)同时引入的环氧大豆油和癸二酸的粘结层，有效增强了交联亲水聚合物和聚四氟乙烯(PTFE)的多孔涂层与基底之间的结合力，可防止亲水聚合物和聚四氟乙烯(PTFE)的多孔涂层吸水溶胀导致的剥离损坏，赋予涂层长效耐久性；
[0037](4)所制得的超亲水多孔涂层表现出良好的超亲水性，在润湿
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干燥状态下实现了快速可逆的不透明
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透明转变，可重复使用、耐久性较好，在光学防伪标签、装置等领域具有广阔的应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明度可转变的超亲水多孔涂层的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：步骤S1、利用环氧大豆油和癸二酸的半固化反应形成粘结层；步骤S2、通过亲水聚合物和聚四氟乙烯浓缩分散液均匀混合得到亲水聚合物和聚四氟乙烯的混合溶液A；步骤S3、将混合溶液A通过冷冻干燥机处理后得到亲水聚合物与聚四氟乙烯的多孔薄膜；步骤S4、将步骤S3中的多孔薄膜压印转移至步骤S1的粘结层上，交联得到超亲水多孔涂层。2.根据权利要求1所述的一种透明度可转变的超亲水多孔涂层的制备方法，其特征在于：步骤S1具体包括以下步骤，步骤S11、将环氧大豆油和癸二酸加入无水乙醇中，50～70℃搅拌5～10min；步骤S12、加入催化剂，继续搅拌形成环氧大豆油和癸二酸的混合溶液B；步骤S13、将混合溶液B旋涂在真空等离子处理后的玻璃片上，得到涂层；步骤S14、将步骤S13中得到的涂层放入烘箱中加热反应，反应温度为130～150℃，反应时间为1～2h，形成粘结层。3.根据权利要求1所述的一种透明度可转变的超亲水多孔涂层的制备方法，其特征在于：步骤S2具体为将质量比为1:4～1:10的亲水聚合物和聚四氟乙烯浓缩分散液分别均匀分散在水中，分别得到亲水聚合物溶液和聚四氟乙烯溶液，再将亲水聚合物溶液和聚四氟乙烯溶液混合搅拌形成均匀的混合溶液A；其中，亲水聚合物溶液的质量分数为1～3wt％；聚四氟乙烯溶液的质量分数为5～20wt％，混合溶液A的质量分数为3～6wt％。4.根据权利要求1所述的一种透明度可转变的超亲水多孔涂层的制备方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤，步骤S31、先将混合溶液A滴涂于等离子体处理好的玻璃片上；...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏晓竞，吴文剑，李坤泉，毛羽欣，邓乐怡，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：