油墨知識(shí)：談納米防偽油墨的發(fā)展

油墨知識(shí)：談納米防偽油墨的發(fā)展

1.前言

    防偽油墨是防偽技術(shù)最為重要的技術(shù)分支之一，涉及的學(xué)科領(lǐng)域很多，例如光學(xué)、化學(xué)、電磁學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、光譜技術(shù)、印刷技術(shù)等，屬于一門交叉邊緣學(xué)科。其中化學(xué)防偽材料和技術(shù)是防偽油墨的基礎(chǔ)技術(shù)，在研究和應(yīng)用上占據(jù)相當(dāng)重要的地位。在納米尺寸范圍操縱分子，設(shè)計(jì)并組裝出穩(wěn)定的多重花樣，由此創(chuàng)制出具有優(yōu)異功能的新納米精細(xì)化工品、新納米材料，成為一個(gè)前沿領(lǐng)域。如何交叉結(jié)合納米科學(xué)，開拓納米材料在納米精細(xì)化工、納米醫(yī)藥、納米食品、納米復(fù)合材料和新能源中的應(yīng)用，成為國(guó)內(nèi)外科學(xué)家競(jìng)相開展的研究課題。將納米技術(shù)和防偽技術(shù)相結(jié)合研制開發(fā)的納米防偽印刷油墨不僅具有良好的印刷效果，而且可使防偽效果和防偽性能進(jìn)一步改善。

    2.納米油墨的特點(diǎn)

    所謂納米防偽油墨，是在油墨連結(jié)料中加入特殊性能的納米防偽材料，還可用加密手段經(jīng)特殊工藝加工而成的特種印刷油墨。如光致變色、熱致變色及紫外光油墨等，或稱為油墨防偽的“納米化”，主要有以下特點(diǎn)。

    ①耐曬性、耐酸性和粘附性明顯提高。納米油墨兼容，各方面性能超常，由于SiO2、TiO2在納米尺度時(shí)表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗紫外光和催化性能，經(jīng)特殊化學(xué)反應(yīng)工藝合成的納米防偽油墨，其耐曬性一般可提高2～3個(gè)等級(jí)，耐熱性和附著牢度均有明顯提高。

    ②許多普通油墨在制造過程中都需要添加表面活性劑來降低連接料的表面張力使得整個(gè)體系的親和性增加。而納米微粒本身就具有很好的表面潤(rùn)濕性，它們吸附在油墨中顏料顆粒的表面，使得油墨的親油以及潤(rùn)濕性提高，并讓油墨的固、液結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定，所以，添加了納米微粒的油墨都能在很大程度上提高其印刷適性。

    ③用添加了特定納米微粒的納米油墨來復(fù)制印刷彩色印刷品，層次會(huì)更豐富，階調(diào)會(huì)更鮮明，圖像細(xì)節(jié)的表現(xiàn)能力亦大增。

    ④納米微粒若用于UV油墨中，可加速其固化速度，同時(shí)由于填料的細(xì)微均勻分散而消除墨膜的收縮起皺現(xiàn)象。

    ⑤油墨的細(xì)度是衡量油墨質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，由于納米油墨中的各種原材料都是由納米級(jí)微粒構(gòu)成的，各種粒子均勻地分散懸浮，帶來極高的油墨細(xì)度，將能節(jié)省大量原料并印出更精更美更高質(zhì)量的圖像。

    ⑥高細(xì)度的納米油墨還有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，那就是增強(qiáng)了印版的耐印力，印版是直接與油墨相接觸的，印版大多為強(qiáng)度不是很高的多層金屬板構(gòu)成，如果油墨顆粒粗大，在印刷滾筒的作用下，摩擦系數(shù)也必然很大，這樣就極易磨損印版，造成印版的損壞。而顆粒微小均勻的納米油墨則不會(huì)或者說是減少了這種情況的發(fā)生。

    3.納米油墨的研究現(xiàn)狀

    發(fā)光顏料可作為一種添加劑，均勻分布在各種透明介質(zhì)中，如油墨、涂料、塑料、橡膠、紙、膠片、印花漿、陶瓷釉料、玻璃、化纖、皮革等，實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的自發(fā)光功能，并可顯示出本材料所具有的明亮色彩。其突出特點(diǎn)是對(duì)波長(zhǎng)450納米以下的短波可見光具有很強(qiáng)的吸收能力，吸收儲(chǔ)存各種可見光（日光、熒光、紫外光、燈光等）后，在暗處發(fā)光12～24小時(shí)以上，其發(fā)光強(qiáng)度和維持時(shí)間是傳統(tǒng)熒光材料的30倍以上，且材料本身無毒、無害、不含任何放射性元素，其穩(wěn)定性和耐候性優(yōu)良。

    并可無限次循環(huán)使用。光材料由于納米復(fù)合材料可達(dá)到分子水平相容，且尺寸小于光波長(zhǎng)，因而納米復(fù)合材料較純，聚合物透明性好。用溶膠凝膠法制得的材料一般是高度透明的，選擇Fe2O3、V2O5作無機(jī)組分或WO2片層無機(jī)物，會(huì)得到超導(dǎo)、光致變色、電致變色材料。
  

    例如針對(duì)熒光防偽油墨耐光性差、防偽機(jī)理已被破譯而失去防偽功能的現(xiàn)狀，廣州大學(xué)研究成功了近紅外線吸收的納米防偽油墨，其小試樣品的性能在可靠性、安全性、穩(wěn)定性及耐老化性等方面都達(dá)到令人滿意的程度。目前該產(chǎn)品已被應(yīng)用于外包裝，票證防偽以及紅外傳感器等高新技術(shù)領(lǐng)域。

    還有北京大學(xué)防偽研究小組，目前已成功開發(fā)出紅外防偽發(fā)光材料，紅外防偽油墨，特別是紅外防偽激光鑒別器開發(fā)成功，有力地支持了紅外防偽技術(shù)的高速發(fā)展。紅外發(fā)光材料屬于無機(jī)稀土發(fā)光材料，是在紅外照射下，發(fā)出刺眼的鮮艷的綠、紅兩種顏色的可見光，該紅外材料主要工作階段在780nm～1200nm。該類發(fā)光材料優(yōu)點(diǎn)為：正常日光下，具有極白的外觀，極易細(xì)化顆粒，是制作防偽產(chǎn)品的特種原料。智能防偽鑒別儀是利用一種新的光譜分析技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的高科技產(chǎn)品，其優(yōu)良的防偽性能和使用的便利，能滿足最高層次防偽方面的需要，居國(guó)際領(lǐng)先水平。

    國(guó)內(nèi)近來被科技部評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品的納米級(jí)透明氧化鐵系列顏料已開發(fā)成功。納米金屬微粒可吸收全部光波而使自身呈黑色，同時(shí)對(duì)光亦有散射作用。將納米金屬微粒添加到黑色油墨中，可提高黑色油墨的純度和密度。另外半導(dǎo)體納米粒子表面經(jīng)化學(xué)修飾后，粒子周圍的介質(zhì)可強(qiáng)烈影響其光學(xué)特質(zhì)，表現(xiàn)為吸收光譜發(fā)生紅移或藍(lán)移。如把它們分別加入黃色和青色油墨中制成納米油墨，可增加黃墨和青墨的純度，令印刷品層次更豐富。

    納米級(jí)碳墨具有導(dǎo)電性，對(duì)靜電具有很好的屏蔽作用，防止電訊信號(hào)受到外部靜電的干擾，若把它加入油墨，可制成導(dǎo)電油墨，用于大容量集成電路、現(xiàn)代接觸式面板開關(guān)等。另外，在導(dǎo)電油墨中如將Ag制成納米級(jí)而代替微米級(jí)Ag，可節(jié)省50%的Ag粉，這種導(dǎo)電油墨可直接印在陶瓷和金屬上，墨層均勻光滑，性能很好。若將Cu、Ni材料制成0.1-1um的超微顆粒，它可代替鈀與銀等貴重金屬導(dǎo)電。

    4.結(jié)束語

    現(xiàn)在，雖然納米油墨已經(jīng)有了很大的發(fā)展進(jìn)步，納米油墨的優(yōu)點(diǎn)也有目共睹，但是，納米油墨卻還并不是十分普及。對(duì)納米油墨國(guó)內(nèi)目前基本上還處于中試階段，離廣泛應(yīng)用于油墨制造和印刷工業(yè)之中還有一段距離。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米油墨將為油墨制造業(yè)開辟一片廣闊的新天地，為世界油墨和印刷技術(shù)帶來一場(chǎng)新的變革。

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