【技术实现步骤摘要】
一种基于激发波长依赖的多荧光色纤维素基水凝胶的制备方法及在多模式四维防伪中的应用
[0001]本专利技术涉及一种基于激发波长依赖的纤维素基水凝胶的制备方法和在多荧光色四维防伪的应用。
技术介绍
[0002]在飞速发展的数字化时代，预防抵制假冒伪劣已经成为了当前科学研究的热点，社会需要更加先进的防伪技术手段来保护重要的信息和事物，例如纸币、军事机密文件、证书、和奢侈品等。但是随着社会的飞速进步和发展，对信息的存储能力和信息读取的安全性以及产业化的成本考虑需求也日益迫切。
[0003]在当前防伪研究的领域，面临了以下几大问题：
[0004]1、传统用于防伪的发光材料的性能通常表现出单一的单色发光，因此传统的信息存储材料仅能存储单一的一条或者两条编码信息；
[0005]2、当前研究致力于防伪材料的存储能力，但却不能实现多级编码信息的逐级分层解密，这使得编码信息解密后不能按需的逐级呈现，造成信息读取的理解困难和疑惑；
[0006]3、大部分防伪的发光材料通常是基于化学刺激的手段进行编码信息的加密和解密...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于激发波长依赖的多荧光色纤维素基水凝胶的制备方法，其特征在于该制备方法具体是按以下步骤完成的：一、制备TPy
‑
CHO：
①
、制备TPy
‑
Br中间体：将2
‑
乙酰基吡啶与4
‑
溴苯甲醛溶解在无水乙醇中，然后加入氢氧化钾，搅拌至氢氧化钾完全溶解，再滴加质量分数为25％的氨水，得到反应体系Ⅰ；将反应体系在室温下搅拌反应，过滤，得到淡黄色沉淀物；对淡黄色沉淀物进行洗涤，再使用乙酸乙酯/石油醚的混合液作为洗脱剂进行柱层析纯化，得到白色固体，即为TPy
‑
Br中间体；
②
、将TPy
‑
Br中间体、4
‑
醛基苯硼酸、无水碳酸钾、无水乙醇、甲苯和去离子水混合，搅拌至TPy
‑
Br中间体、4
‑
醛基苯硼酸和无水碳酸钾完全溶解，得到反应体系Ⅱ；在氮气气氛保护下，向反应体系Ⅱ中加入四三苯基膦钯，再在氮气气氛和温度为85℃下冷凝回流，反应结束后，用减压法去除挥发性溶剂，得到棕色反应产物；使用乙酸乙酯对棕色反应产物进行溶解和提取，并在无水硫酸镁上干燥，最后使用乙酸乙酯/石油醚的混合液作为洗脱剂进行柱层析纯化，得到白色固体，即为TPy
‑
CHO；二、纤维素改性修饰：
①
、制备微晶纤维素溶液：首先，将微晶纤维素粉末和无水氯化锂粉末在115℃下真空干燥，得到干燥后的微晶纤维素粉末和无水氯化锂粉末；将无水氯化锂粉末溶解到N,N
‑
二甲基乙酰胺中，再在120℃和连续磁搅拌的条件下反应，得到无水氯化锂/N,N
‑
二甲基乙酰胺溶液；将干燥后的微晶纤维素粉末分批加入到无水氯化锂/N,N
‑
二甲基乙酰胺溶液中，磁力搅拌反应，得到澄清透明的微粘稠溶液，即为微晶纤维素溶液；
②
、制备氯代微晶纤维素中间体：将对甲苯磺酰氯溶解到N,N
‑
二甲基乙酰胺中，得到对甲苯磺酰氯溶液；将三乙胺和N,N
‑
二甲基乙酰胺加入到微晶纤维素溶液中，再在氮气气氛保护下，滴入对甲苯磺酰氯溶液，再在氮气气氛和冰水浴的条件下搅拌反应，得到反应产物；将反应产物倒入冰水中沉淀，再过滤，得到沉淀物质；对得到的沉淀物质进行清洗，再冷冻干燥，得到氯代微晶纤维素中间体；
③
、制备胺化微晶纤维素：将氯代微晶纤维素中间体溶解到N,N
‑
二甲基乙酰胺中，再缓慢滴加乙二胺，再在100℃下搅拌反应，冷却至室温后再保持一段时间，得到反应产物；将反应产物倒入丙酮中沉淀和过滤，得到固体产物；对固体产物进行清洗，再冷冻干燥，得到胺化微晶纤维素；三、接枝：将胺化微晶纤维素和TPy
‑
CHO溶于无水乙醇中，再在85℃下搅拌回流，再冷却至室温，过滤，得到黄色沉淀物质；对黄色沉淀物质进行清洗，再冷冻干燥，得到TPy
‑
CHO共价接枝的胺化微晶纤维素；四、水凝胶的ATRP聚合：
①
、将TPy
‑
CHO共价接枝的胺化微晶纤维素和N,N
‑
二甲基丙烯酰胺加入到去离子水中，持续磁力搅拌，得到透明前驱体溶液；在氮气保护下，将过硫酸铵水溶液和N,N,N',N'
‑
四甲基乙二胺加入到透明前驱体溶液中，得到预聚合的前驱体溶液；将预聚合的前驱体溶液转
移到聚四氟乙烯板上，将聚四氟乙烯板放在室温烘箱中聚合，聚合完成后再将水凝胶浸泡在去离子水中一段时间，每隔一段时间更换去离子水，得到聚合完成的水凝胶；
②
、室温下，将聚合完成的水凝胶浸泡在硝酸铕溶液或硝酸铽溶液中一段时间，得到Eu
‑
水凝胶或Tb
‑
水凝胶；
③
、将Eu
‑
水凝胶或Tb
‑
水凝胶置于温度为20℃～25℃的去离子水中膨胀至一定形状，再将水凝胶浸泡在温度为50℃去离子水中收缩至原始状态；
④
、循环步骤四
③
3次～5次，去除未参与反应的Eu3单体或Tb
3+
单体，得到基于激发波长依赖的多荧光色纤维素基水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种基于激发波长依赖的多荧光色纤维素基水凝胶的制备方法，其特征在于步骤一
①
中所述的2
‑
乙酰基吡啶与4
‑
溴苯甲醛的摩尔比为2:1；步骤一
①
中所述的2
‑
乙酰基吡啶的物质的量与无水乙醇的体积比为(10mmol～12mmol):(100mL～150mL)；步骤一
①
中所述的2
‑
乙酰基吡啶与氢氧化钾的摩尔比为2:1。3.根据权利要求1所述的一种基于激发波长依赖的多荧光色纤维素基水凝胶的制备方法，其特征在于步骤一
①
中所述的无水乙醇与质量分数为25％的氨水的体积比为4:1；步骤一
①
中将反应体系在室温下搅拌反应的时间为65～75h；步骤一
①
中依次使用水和无水乙醇对淡黄色沉淀物分别洗涤3次～5次；步骤一
①
中所述的乙酸乙酯/石油醚的混合液中乙酸乙酯与石油醚的体积比为2:1。4.根据权利要求1所述的一种基于激发波长依赖的多荧光色纤维素基水凝胶的制备方法，其特征在于步骤一
②
中所述的乙酸乙酯/石油醚的混合液中乙酸乙酯与石油醚的体积比为3:1；步骤一
②
中所述的TPy
‑
Br中间体、4
‑
醛基苯硼酸、无水碳酸钾和四三苯基膦钯的摩尔比为(1.8mmo...
【专利技术属性】
技术研发人员：马洪伟，左茂晟，李晓白，孟赟惠，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：
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