谈纳米防伪油墨的发展

　　1.前言

　　防伪油墨是防伪技术最为重要的技术分支之一，涉及的学科领域很多，例如光学、化学、电磁学、计算机技术、光谱技术、印刷技术等，属于一门交叉边缘学科。其中化学防伪材料和技术是防伪油墨的基础技术，在研究和应用上占据相当重要的地位。在纳米尺寸范围操纵分子，设计并组装出稳定的多重花样，由此创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料，成为一个前沿领域。如何交叉结合纳米科学，开拓纳米材料在纳米精细化工、纳米医药、纳米食品、纳米复合材料和新能源中的应用，成为国内外科学家竞相开展的研究课题。将纳米技术和防伪技术相结合研制开发的纳米防伪印刷油墨不仅具有良好的印刷效果，而且可使防伪效果和防伪性能进一步改善。

　　2.纳米油墨的特点

　　所谓纳米防伪油墨，是在油墨连结料中加入特殊性能的纳米防伪材料，还可用加密手段经特殊工艺加工而成的特种印刷油墨。如光致变色、热致变色及紫外光油墨等，或称为油墨防伪的“纳米化”，主要有以下特点。

　　①耐晒性、耐酸性和粘附性明显提高。纳米油墨兼容，各方面性能超常，由于SiO2、TiO2在纳米尺度时表现出很强的抗紫外光和催化性能，经特殊化学反应工艺合成的纳米防伪油墨，其耐晒性一般可提高2～3个等级，耐热性和附着牢度均有明显提高。

　　②许多普通油墨在制造过程中都需要添加表面活性剂来降低连接料的表面张力使得整个体系的亲和性增加。而纳米微粒本身就具有很好的表面润湿性，它们吸附在油墨中颜料颗粒的表面，使得油墨的亲油以及润湿性提高，并让油墨的固、液结构达到稳定，所以，添加了纳米微粒的油墨都能在很大程度上提高其印刷适性。

　　③用添加了特定纳米微粒的纳米油墨来复制印刷彩色印刷品，层次会更丰富，阶调会更鲜明，图像细节的表现能力亦大增。

　　④纳米微粒若用于UV油墨中，可加速其固化速度，同时由于填料的细微均匀分散而消除墨膜的收缩起皱现象。

　　⑤油墨的细度是衡量油墨质量的一个重要指标，由于纳米油墨中的各种原材料都是由纳米级微粒构成的，各种粒子均匀地分散悬浮，带来极高的油墨细度，将能节省大量原料并印出更精更美更高质量的图像。

　　⑥高细度的纳米油墨还有一个显著的优点，那就是增强了印版的耐印力，印版是直接与油墨相接触的，印版大多为强度不是很高的多层金属板构成，如果油墨颗粒粗大，在印刷滚筒的作用下，摩擦系数也必然很大，这样就极易磨损印版，造成印版的损坏。而颗粒微小均匀的纳米油墨则不会或者说是减少了这种情况的发生。

　　3.纳米油墨的研究现状

　　发光颜料可作为一种添加剂，均匀分布在各种透明介质中，如油墨、涂料、塑料、橡胶、纸、胶片、印花浆、陶瓷釉料、玻璃、化纤、皮革等，实现介质的自发光功能，并可显示出本材料所具有的明亮色彩。其突出特点是对波长450纳米以下的短波可见光具有很强的吸收能力，吸收储存各种可见光（日光、荧光、紫外光、灯光等）后，在暗处发光12～24小时以上，其发光强度和维持时间是传统荧光材料的30倍以上，且材料本身无毒、无害、不含任何放射性元素，其稳定性和耐候性优良。并可无限次循环使用。光材料由于纳米复合材料可达到分子水平相容，且尺寸小于光波长，因而纳米复合材料较纯，聚合物透明性好。用溶胶凝胶法制得的材料一般是高度透明的，选择Fe2O3、V2O5作无机组分或WO2片层无机物，会得到超导、光致变色、电致变色材料。

　　例如针对荧光防伪油墨耐光性差、防伪机理已被破译而失去防伪功能的现状，广州大学研究成功了近红外线吸收的纳米防伪油墨，其小试样品的性能在可靠性、安全性、稳定性及耐老化性等方面都达到令人满意的程度。目前该产品已被应用于外包装，票证防伪以及红外传感器等高新技术领域。

　　还有北京大学防伪研究小组，目前已成功开发出红外防伪发光材料，红外防伪油墨，特别是红外防伪激光鉴别器开发成功，有力地支持了红外防伪技术的高速发展。红外发光材料属于无机稀土发光材料，是在红外照射下，发出刺眼的鲜艳的绿、红两种颜色的可见光，该红外材料主要工作阶段在780nm～1200nm。该类发光材料优点为：正常日光下，具有极白的外观，极易细化颗粒，是制作防伪产品的特种原料。智能防伪鉴别仪是利用一种新的光谱分析技术与计算机技术相结合的高科技产品，其优良的防伪性能和使用的便利，能满足最高层次防伪方面的需要，居国际领先水平。

　　国内近来被科技部评为国家重点新产品的纳米级透明氧化铁系列颜料已开发成功。纳米金属微粒可吸收全部光波而使自身呈黑色，同时对光亦有散射作用。将纳米金属微粒添加到黑色油墨中，可提高黑色油墨的纯度和密度。另外半导体纳米粒子表面经化学修饰后，粒子周围的介质可强烈影响其光学特质，表现为吸收光谱发生红移或蓝移。如把它们分别加入黄色和青色油墨中制成纳米油墨，可增加黄墨和青墨的纯度，令印刷品层次更丰富。

　　纳米级碳墨具有导电性，对静电具有很好的屏蔽作用，防止电讯信号受到外部静电的干扰，若把它加入油墨，可制成导电油墨，用于大容量集成电路、现代接触式面板开关等。另外，在导电油墨中如将Ag制成纳米级而代替微米级Ag，可节省50%的Ag粉，这种导电油墨可直接印在陶瓷和金属上，墨层均匀光滑，性能很好。若将Cu、Ni材料制成0.1-1um的超微颗粒，它可代替钯与银等贵重金属导电。

　　4.结束语

　　现在，虽然纳米油墨已经有了很大的发展进步，纳米油墨的优点也有目共睹，但是，纳米油墨却还并不是十分普及。对纳米油墨国内目前基本上还处于中试阶段，离广泛应用于油墨制造和印刷工业之中还有一段距离。 随着纳米技术的发展，纳米油墨将为油墨制造业开辟一片广阔的新天地，为世界油墨和印刷技术带来一场新的变革。