CN104299511A - 一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法及其应用，本发明涉及光致可逆变色木材防伪标签的制备方法及其应用。本发明要解决现有鉴别木材方法复杂、不易操作的技术问题。制备方法：一、制备改性液；二、改性光敏变色物质；三、制备壳聚糖溶液；四、将改性光敏变色剂与壳聚糖溶液混合，搅拌。本发明使用壳聚糖为载体，通过溶胶-凝胶使改性光敏变色物质与实体木材进行复合，开发了具有在紫外光和可见光下，能发生可逆光敏变色的木质基防伪功能材料。本发明制备的光致可逆变色木材防伪标签作为木材防伪标签应用于木材鉴别领域中。

Description

一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及光致可逆变色木材防伪标签的制备方法及其应用。
背景技术
当今社会，假冒伪劣商品充斥市场，正常的市场秩序遭到破坏，消费者的权益受到侵犯，因此，有必要研究和开发各种新型、高效的防伪技术。光敏变色材料就是其中一种，它是一类在一定波长下的光呈现颜色，移除光又恢复物质本身颜色的材料，将此技术应用于木材防伪，将填补国内外用光来鉴别木材真赝的空白。
发明内容
本发明要解决现有鉴别木材方法复杂、不易操作的技术问题，从而提供一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法及其应用。
一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合均匀，得到改性液，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇的体积比为1.5:6.0:92.5；
二、将光敏变色物质螺噁嗪加入到步骤一得到的改性液中，控制搅拌速度为640r/min～660r/min，机械搅拌0.8h～1.2h，得到改性光敏变色剂，其中，光敏变色物质螺噁嗪的质量与改性液的体积比为1.0g:1.0mL；
三、配制质量浓度为2.0％的乙酸水溶液，再将壳聚糖加入到乙酸水溶液中，控制温度为68℃～72℃，机械搅拌均匀，再滤掉不溶物，得到壳聚糖溶液；
四、将步骤二得到的改性光敏变色剂与步骤三得到的壳聚糖溶液混合，控制搅拌速度为800r/min，机械搅拌2h，得到光致可逆变色木材防伪标签，其中，光致可逆变色木材防伪标签中改性光敏变色剂的浓度为1.5g/L～7.5g/L。
光敏变色是指一个化合物(A)受到一定波长的光照下，进行光化学反应，生成产物(B)，由于结构的改变导致其可见部分的吸收光谱发生明显的变化即发生颜色变化。而在另一波长的光照射(或热的作用下)，又能恢复到原来的状态，其典型的紫外-可见吸收光谱和光致变色反应原理如下：
其中，λA和λB分别代表化合物A和B的最大吸收波长。当λA波长的光照射化合物时，化合物A发生光反应生成B，表现在紫外可见光谱上，会导致A的吸收逐渐减弱，B的吸收在逐渐增强。反映在外观表现上，一般会使物质的颜色显现，成为光成色过程，当使用λB波长的光辐射化合物B或物质B吸热时，相反的现象会出现，此过程一般称作光消色过程。
本发明的有益效果是：本发明使用壳聚糖为载体，通过溶胶-凝胶使改性光敏变色物质与实体木材进行复合，开发了具有在紫外光和可见光下，能发生可逆光敏变色的木质基防伪功能材料。通过紫外光照射前后的视觉效果和色度指数，分析出着光敏变色浓度的增加，明度指数L*不断减小，红绿轴色品指数a*不断增加，黄蓝轴色品指数b*不断减小，表面总体色差ΔE*不断增大，说明涂覆光致可逆变色木材防伪标签的木材在紫外光照射下逐渐变蓝，其变色效果越来越明显。
壳聚糖是一种生物偶联剂，具有很好的成膜性，其表面有很多的羟基(OH-)和氨基(NH2-)，既能与木材表面的羟基发生氢键结合，又能与改性光敏变色表面的基团(主要是OH-)交联，所以将壳聚糖与改性光敏变色物质进行复合后，通过简单的滴涂，就能实现与木材基质结合牢固。此方法是在室温下进行，操作极其简便，条件易控制，经济环保,适合大规模生产。
本发明制备的光致可逆变色木材防伪标签作为木材防伪标签应用于木材鉴别领域中。
附图说明
图1为实施例一制备的光致可逆变色木材防伪标签应用在木材鉴别中颜色变化的测试图，其中，A为紫外光照射前，B为紫外光照射时，C为移除紫外光照射后；
图2为实施例一制备的光致可逆变色木材防伪标签应用在木材鉴别中的扫描电镜图(×500)；
图3为实施例一制备的光致可逆变色木材防伪标签应用在木材鉴别中的扫描电镜图(×1000)；
图4为实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五制备的光致可逆变色木材防伪标签应用在木材鉴别中及未经处理的待测木材在紫外光照射下的明度指数L*变化曲线图；图5为红绿轴色品指数a*变化曲线图；图6为黄蓝轴色品指数b*变化曲线图如所示；图7为表面总体色差ΔE*，其中曲线1代表紫外光照射前，曲线2代表紫外光照射后。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合均匀，得到改性液，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇的体积比为1.5:6.0:92.5；
二、将光敏变色物质螺噁嗪加入到步骤一得到的改性液中，控制搅拌速度为640r/min～660r/min，机械搅拌0.8h～1.2h，得到改性光敏变色剂，其中，光敏变色物质螺噁嗪的质量与改性液的体积比为1.0g:1.0mL；
三、配制质量浓度为2.0％的乙酸水溶液，再将壳聚糖加入到乙酸水溶液中，控制温度为68℃～72℃，机械搅拌均匀，再滤掉不溶物，得到壳聚糖溶液；
四、将步骤二得到的改性光敏变色剂与步骤三得到的壳聚糖溶液混合，控制搅拌速度为800r/min，机械搅拌2h，得到光致可逆变色木材防伪标签，其中，光致可逆变色木材防伪标签中改性光敏变色剂的浓度为1.5g/L～7.5g/L。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中控制搅拌速度为650r/min，机械搅拌1.0h。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中控制温度为70℃。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中壳聚糖溶液的质量浓度为0.2％～8.0％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四改性光敏变色剂占光致可逆变色木材防伪标签质量的10％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤四改性光敏变色剂占光致可逆变色木材防伪标签质量的15％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：具体实施方式一所述的一种光致可逆变色木材防伪标签作为木材防伪标签应用于木材鉴别领域中。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：该应用方法具体是按照以下步骤操作的：
将待测木片依次采用去离子水、乙醇和丙酮中，分别超声清洗20min，然后自然晾干；将具体实施方式一制备的一种光致可逆变色木材防伪标签涂覆在待测木材表面，然后在室温条件下自然干燥，完成操作。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：该光致可逆变色木材防伪标签的用量为5mL。其它与具体实施方式八相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合均匀，得到改性液，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇的体积比为1.5:6.0:92.5；
二、将光敏变色物质螺噁嗪加入到步骤一得到的改性液中，控制搅拌速度为650r/min，机械搅拌1.0h，得到改性光敏变色剂，其中，光敏变色物质螺噁嗪的质量与改性液的体积比为1.0g:1.0mL；
三、配制质量浓度为2.0％的乙酸水溶液，再将壳聚糖加入到乙酸水溶液中，控制温度为70℃，机械搅拌均匀，再滤掉不溶物，得到壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量浓度为1.5％；
四、将步骤二得到的改性光敏变色剂与步骤三得到的壳聚糖溶液混合，控制搅拌速度为800r/min，机械搅拌2h，得到光致可逆变色木材防伪标签，其中，光致可逆变色木材防伪标签中改性光敏变色剂的浓度为1.5g/L。
将待测木片依次采用去离子水、乙醇和丙酮中，分别超声清洗20min，然后自然晾干；将5mL本实施例制备的一种光致可逆变色木材防伪标签涂覆在待测木材表面，然后在室温条件下自然干燥，完成操作。
实施例二：
本实施例一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合均匀，得到改性液，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇的体积比为1.5:6.0:92.5；
二、将光敏变色物质螺噁嗪加入到步骤一得到的改性液中，控制搅拌速度为650r/min，机械搅拌1.0h，得到改性光敏变色剂，其中，光敏变色物质螺噁嗪的质量与改性液的体积比为1.0g:1.0mL；
三、配制质量浓度为2.0％的乙酸水溶液，再将壳聚糖加入到乙酸水溶液中，控制温度为70℃，机械搅拌均匀，再滤掉不溶物，得到壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量浓度为1.5％；
四、将步骤二得到的改性光敏变色剂与步骤三得到的壳聚糖溶液混合，控制搅拌速度为800r/min，机械搅拌2h，得到光致可逆变色木材防伪标签，其中，光致可逆变色木材防伪标签中改性光敏变色剂的浓度为3.0g/L。
将待测木片依次采用去离子水、乙醇和丙酮中，分别超声清洗20min，然后自然晾干；将5mL本实施例制备的一种光致可逆变色木材防伪标签涂覆在待测木材表面，然后在室温条件下自然干燥，完成操作。
实施例三：
本实施例一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合均匀，得到改性液，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇的体积比为1.5:6.0:92.5；
二、将光敏变色物质螺噁嗪加入到步骤一得到的改性液中，控制搅拌速度为650r/min，机械搅拌1.0h，得到改性光敏变色剂，其中，光敏变色物质螺噁嗪的质量与改性液的体积比为1.0g:1.0mL；
三、配制质量浓度为2.0％的乙酸水溶液，再将壳聚糖加入到乙酸水溶液中，控制温度为70℃，机械搅拌均匀，再滤掉不溶物，得到壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量浓度为1.5％；
四、将步骤二得到的改性光敏变色剂与步骤三得到的壳聚糖溶液混合，控制搅拌速度为800r/min，机械搅拌2h，得到光致可逆变色木材防伪标签，其中，光致可逆变色木材防伪标签中改性光敏变色剂的浓度为4.5g/L。
将待测木片依次采用去离子水、乙醇和丙酮中，分别超声清洗20min，然后自然晾干；将5mL本实施例制备的一种光致可逆变色木材防伪标签涂覆在待测木材表面，然后在室温条件下自然干燥，完成操作。
实施例四：
本实施例一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合均匀，得到改性液，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇的体积比为1.5:6.0:92.5；
二、将光敏变色物质螺噁嗪加入到步骤一得到的改性液中，控制搅拌速度为650r/min，机械搅拌1.0h，得到改性光敏变色剂，其中，光敏变色物质螺噁嗪的质量与改性液的体积比为1.0g:1.0mL；
三、配制质量浓度为2.0％的乙酸水溶液，再将壳聚糖加入到乙酸水溶液中，控制温度为70℃，机械搅拌均匀，再滤掉不溶物，得到壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量浓度为1.5％；
四、将步骤二得到的改性光敏变色剂与步骤三得到的壳聚糖溶液混合，控制搅拌速度为800r/min，机械搅拌2h，得到光致可逆变色木材防伪标签，其中，光致可逆变色木材防伪标签中改性光敏变色剂的浓度为6.0g/L。
将待测木片依次采用去离子水、乙醇和丙酮中，分别超声清洗20min，然后自然晾干；将5mL本实施例制备的一种光致可逆变色木材防伪标签涂覆在待测木材表面，然后在室温条件下自然干燥，完成操作。
实施例五：
本实施例一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合均匀，得到改性液，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇的体积比为1.5:6.0:92.5；
二、将光敏变色物质螺噁嗪加入到步骤一得到的改性液中，控制搅拌速度为650r/min，机械搅拌1.0h，得到改性光敏变色剂，其中，光敏变色物质螺噁嗪的质量与改性液的体积比为1.0g:1.0mL；
三、配制质量浓度为2.0％的乙酸水溶液，再将壳聚糖加入到乙酸水溶液中，控制温度为70℃，机械搅拌均匀，再滤掉不溶物，得到壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量浓度为1.5％；
四、将步骤二得到的改性光敏变色剂与步骤三得到的壳聚糖溶液混合，控制搅拌速度为800r/min，机械搅拌2h，得到光致可逆变色木材防伪标签，其中，光致可逆变色木材防伪标签中改性光敏变色剂的浓度为7.5g/L。
将待测木片依次采用去离子水、乙醇和丙酮中，分别超声清洗20min，然后自然晾干；将5mL本实施例制备的一种光致可逆变色木材防伪标签涂覆在待测木材表面，然后在室温条件下自然干燥，完成操作。
图1为实施例一制备的光致可逆变色木材防伪标签应用在木材鉴别中颜色变化的测试图，其中，A为紫外光照射前，B为紫外光照射时，C为移除紫外光照射后，从图中看出，采用波长为365nm的紫外光照射上述实施例的处理后的待测木材，木材瞬间变成紫色，移除光源，木材很快恢复到本色。由此可见，此反应是一个完全可逆的过程，可以对木材进行反复、多次检验。
图2为实施例一制备的光致可逆变色木材防伪标签应用在木材鉴别中的扫描电镜图(×500)，图3为实施例一制备的光致可逆变色木材防伪标签应用在木材鉴别中的扫描电镜图(×1000)，从图中可以看出，当木材表面涂覆光敏变色/壳聚糖材料后，大量的光敏变色材料通过壳聚糖凝胶过程，均匀的沉积在木材管胞等结构中，因壳聚糖薄膜无色透明，木材表面的纹理结构依然清晰可见；当放大1000倍观察材料的形貌时，可以看到，球形颗粒的尺寸在3～6μm之间。
实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五制备的光致可逆变色木材防伪标签应用在木材鉴别中及未经处理的待测木材在紫外光照射下的明度指数L*变化曲线图如图4所示；红绿轴色品指数a*变化曲线图如图5所示；黄蓝轴色品指数b*变化曲线图如图6所示；表面总体色差ΔE*如图7所示；其中曲线1代表紫外光照射前，曲线2代表紫外光照射后；从图中可以看出，随着光敏变色浓度的增加，明度指数L*不断减小，红绿轴色品指数a*不断增加，黄蓝轴色品指数b*不断减小，表面总体色差ΔE*不断增大，说明涂覆光致可逆变色木材防伪标签的木材在紫外光照射下逐渐变蓝，其变色效果越来越明显。

Claims (9)

1.一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，其特征在于具体是按照以下步骤进行的：
一、将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇混合均匀，得到改性液，其中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、水和乙醇的体积比为1.5:6.0:92.5；
二、将光敏变色物质螺噁嗪加入到步骤一得到的改性液中，控制搅拌速度为640r/min～660r/min，机械搅拌0.8h～1.2h，得到改性光敏变色剂，其中，光敏变色物质螺噁嗪的质量与改性液的体积比为1.0g:1.0mL；
三、配制质量浓度为2.0％的乙酸水溶液，再将壳聚糖加入到乙酸水溶液中，控制温度为68℃～72℃，机械搅拌均匀，再滤掉不溶物，得到壳聚糖溶液；
四、将步骤二得到的改性光敏变色剂与步骤三得到的壳聚糖溶液混合，控制搅拌速度为800r/min，机械搅拌2h，得到光致可逆变色木材防伪标签，其中，光致可逆变色木材防伪标签中改性光敏变色剂的浓度为1.5g/L～7.5g/L。
2.根据权利要求1所述的一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，其特征在于步骤二中控制搅拌速度为650r/min，机械搅拌1.0h。
3.根据权利要求1所述的一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，其特征在于步骤三中控制温度为70℃。
4.根据权利要求1所述的一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，其特征在于步骤三中壳聚糖溶液的质量浓度为0.2％～8.0％。
5.根据权利要求1所述的一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，其特征在于步骤四改性光敏变色剂占光致可逆变色木材防伪标签质量的10％。
6.根据权利要求1所述的一种光致可逆变色木材防伪标签的制备方法，其特征在于步骤四改性光敏变色剂占光致可逆变色木材防伪标签质量的15％。
7.如权利要求1所述的一种光致可逆变色木材防伪标签的应用，其特征在于该光致可逆变色木材防伪标签作为木材防伪标签应用于木材鉴别领域中。
8.根据权利要求7所述的一种光致可逆变色木材防伪标签的应用，其特征在于该应用方法具体是按照以下步骤操作的：
将待测木片依次采用去离子水、乙醇和丙酮中，分别超声清洗20min，然后自然晾干；将权利要求1制备的一种光致可逆变色木材防伪标签涂覆在待测木材表面，然后在室温条件下自然干燥，完成操作。
9.根据权利要求8所述的一种光致可逆变色木材防伪标签的应用，其特征在于该光致可逆变色木材防伪标签的用量为5mL。
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