CN108349280B - 基于核-壳颗粒的安全颜料及制造方法 - Google Patents

基于核-壳颗粒的安全颜料及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及由核‑壳颗粒形成的安全颜料，所述核‑壳颗粒包括基于热塑性材料的核、基于缩合聚合物的壳、以及在核中以溶解或细分布的形式存在的有机或金属有机特征物质，其中壳的质量分数大于25％、优选地50％、尤其大于100％，相对于核的质量。本发明进一步涉及用于制造所述核‑壳颗粒的方法以及具有所述核‑壳颗粒的有价文件。

Description

基于核-壳颗粒的安全颜料及制造方法
本发明涉及基于核-壳颗粒、特别地发光核-壳颗粒的安全颜料及其制造 方法。
特别地，本发明涉及基于特定的核-壳颗粒的安全特征，其可包含多种 特征物质(特别地有机发光染料、红外吸收剂、热致变色染料和光致变色染 料)。由此，特征物质对抗外部影响(例如有机溶剂、酸和碱的作用)的稳定性 大大提高，从而特别地使得其在钞票领域中的适用性成为可能和/或改善其在 钞票领域中的适用性。
通常已知将发光物质嵌入聚合物中。例如，EP 1 661 107 B1描述了与发 光稀土物质络合的PMMA。然而，通过这种简单的嵌入，未实现对于化学 侵蚀(攻击)的完全的保护以及特定稳定性。
本发明的目的是提供相对于现有技术而言改善的特征物质。另外，本发 明的目的是提供相对于制造特征物质的现有技术而言改善的方法。
这些目的通过以下独立项中限定的特征的组合实现。本发明的发展为以 下从属项的主题。
发明内容
项1.(第一方面)包括化学稳定的核-壳颗粒(或由化学稳定的核-壳颗粒制 成)的安全颜料，所述核-壳颗粒包括基于热塑性聚合物的核、基于缩合聚合 物的壳以及以溶解或细分布的形式存在于核中的有机或金属有机特征物质，
其中壳的质量分数为大于25％、优选地50％、特别地大于100％，相对 于核的质量，以赋予核-壳颗粒化学稳定性。
项2.(优选的)根据项1的安全颜料，其中热塑性聚合物选自聚苯乙烯 (PS)、聚丙烯酸酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、 聚氨酯(PU)、聚脲(PH)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其它聚酯，优选地 选自聚苯乙烯(PS)或者选自以下之一：聚丙烯酸酯聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)，特别优 选地选自聚苯乙烯(PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
项3.(优选的)根据项1或2的安全颜料，其中缩合聚合物选自氨基塑料、 酚醛塑料、三聚氰胺-甲醛树脂(MF)、三聚氰胺-苯酚-甲醛树脂(MPF)、苯酚- 甲醛树脂(PF)、脲-甲醛树脂(UF)、三聚氰胺-胍-甲醛树脂或酚-间苯二酚-甲 醛树脂，优选地三聚氰胺-甲醛树脂(MF)。
项4.根据项1-3之一的安全颜料，其中核-壳颗粒包括恰好一个核和壳。
项5.(优选的)根据项1-4之一的安全颜料，其中核-壳颗粒包括多个(若 干个)核和壳。
项6.(优选的)根据项1-5之一的安全颜料，其中特征物质以溶解的形式 存在于热塑性聚合物中。
项7.(优选的)根据项1-6之一的安全颜料，其中特征物质为荧光或磷光 或光致变色或热致变色的特征物质或者UV或IR或VIS吸收染料。
项8.(优选的)根据项1-7之一的安全颜料，其中荧光或磷光特征物质在 UV光谱范围内、特别地在365nm的波长处是可激发的，并且在可见光谱范 围内发射。
项9.(优选的)根据项1-8之一的安全颜料，其中荧光或磷光特征物质在 IR光谱范围内、优选地在700nm和2,500nm之间发射。
项10.(优选的)根据项1-9之一的安全颜料，其中两种不同的发光染料以 细分布或溶解的形式存在于核中，其形成其中激发后的第一发光染料将其激 发能部分或完全地转移到第二发光染料的能量转移体系。
项11.(优选的)根据项1-10之一的安全颜料，其中安全颜料对甲苯、乙 酸乙酯、盐酸(5％)、氢氧化钠溶液(2％)和次氯酸钠溶液(5％活性氯)是化学稳 定的并且其中测试之后保留的特征强度高于初始强度的80％。在此将安全颜 料暴露于化学物质5分钟、优选地30分钟。根据测试方法A5、优选地A30 进行所述测试。
项12.(优选的)根据项1-11之一的安全颜料，其中根据测试方法A5，安 全颜料对丙酮是稳定的，并且其中测试之后保留的特征强度高于初始强度的 80％。
项13.(第二方面)制造核-壳颗粒的安全颜料的方法，所述核-壳颗粒包括 基于热塑性聚合物的固体核、基于缩合聚合物的壳以及以溶解或细分布的形 式存在于核中的有机或金属有机特征物质，所述方法具有：
a)将特征物质与热塑性聚合物一起溶解于有机溶剂中并且借助于表面 活性剂使所获得的溶液分散在水中的步骤；
b)在一定的pH值下提供待以缩合反应聚合的预聚物单元，以在分散的 有机溶剂液滴周围实现形成壳的聚合物的缩合；
c)除去有机溶剂以形成具有固体核的核-壳颗粒；
以及任选地d)通过添加另外的待聚合的预聚物单元增强核-壳颗粒的 壳，
其中壳的质量分数为大于25％、优选地50％、特别地大于100％，相对 于核的质量。
项14.(第三方面)制造核-壳颗粒的安全颜料的方法，所述核-壳颗粒包括 基于热塑性聚合物的固体核、基于缩合聚合物的壳以及以溶解或细分布的形 式存在于核中的有机或金属有机特征物质，所述方法具有：
a)制备其中特征物质以溶解或细分布的形式存在的基于热塑性聚合物 的核的步骤，其中热塑性聚合物在其外部具有官能团，所述官能团适合于与 预聚物单元共价键合以制备壳，
b)由以缩合反应聚合的预聚物单元制备壳的步骤，所述预聚物单元通 过与热塑性核的官能团的反应直接地在核生长，
其中壳的质量分数为大于25％、优选地50％、特别地大于100％，相对 于核的质量。
项15.(优选的)根据项14的方法，其中所述官能团选自：胺基、酰胺基、 异氰酸酯基、醛基或羟基，优选地胺基。
项16.(优选的)根据项14或15的方法，其中所述官能团以0.1 nmol/cm2-10nmol/cm2、优选地1nmol/cm2-5nmol/cm2的浓度存在于基于热塑 性聚合物的核的外表面处。
项17.(第四方面)制造核-壳颗粒的安全颜料的方法，所述核-壳颗粒包括 基于热塑性聚合物的固体核、基于缩合聚合物的壳以及以溶解或细分布的形 式存在于核中的有机或金属有机特征物质，所述方法具有：
a)将有机或金属有机特征物质溶解于热塑性聚合物中以用此方式提供 具有溶解于其中的特征物质的热塑性颗粒的步骤；和
b)将步骤a)中获得的具有溶解于其中的特征物质的热塑性颗粒引入热 固性材料(Duromer)基质中的步骤，
c)将步骤b)中获得的产物研磨成颜料颗粒的步骤，
其中壳的质量分数为大于25％、优选地50％、特别地大于100％，相对 于核的质量。
项18.(优选的)根据项17的方法，其中步骤a)中提供的具有溶解于其中 的特征物质的热塑性颗粒如下制造：
-将特征物质与热塑性聚合物一起溶解于有机溶剂中并且借助于表面 活性剂使所获得的溶液分散在水中，随后除去有机溶剂；或
-以熔体将特征物质引入热塑性聚合物中，优选地用挤出机，随后研磨 固化的聚合物。
项19.(优选的)根据项13-18之一的方法，其中特征物质为荧光或磷光或 光致变色或热致变色的特征物质或者UV或IR或VIS吸收染料。
项20.(优选的)根据项13-19之一的方法，其中根据测试方法A5、优选 地A30，安全颜料对甲苯、乙酸乙酯、盐酸(5％)、氢氧化钠溶液(2％)和次氯 酸钠溶液(5％活性氯)是稳定的，其中测试之后保留的特征强度高于初始强度 的80％。
项21.(优选的)根据项13-20之一的方法，其中根据测试方法A5，安全 颜料对丙酮是稳定的，其中测试之后保留的特征强度高于初始强度的80％。
项22.(第五方面)墨浓缩物(浓色体)或印刷墨，特别地用于胶版印刷、丝 网印刷或钢凹版印刷，其具有根据项1-12之一的安全颜料。
项23.(第六方面)聚合物组合物(物质)，其具有根据项1-12之一的安全 颜料，其中所述聚合物组合物优选地以有价文件基材、安全箔、斑纹纤维或 安全线的形式存在。
项24.(第七方面)有价文件、斑纹纤维、安全线或安全箔，其具有根据 项1-12之一的安全颜料。
发明详述
根据本发明，将特征物质嵌入(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的)热塑 性聚合物核中，并且用(例如三聚氰胺-甲醛树脂(MF)的)交联的极性缩合聚合 物的壳包封。由于其作为交联的不溶性聚合物的性质，MF的壳保护特征物 质特别地免受有机溶剂。PMMA的核保护特征物质免受可扩散通过MF的含 水溶剂或强极性溶剂。此外，PMMA非常好地吸收大多数特征物质，从而 使其可均匀分布在核材料中。除了PMMA和MF之外，还可使用具有相似 性质的其它聚合物类型以制备根据本发明的核-壳颗粒。
根据本发明，针对广泛的化学侵蚀实现了专门化的(customized)多级保 护。
许多文献描述了使用MF作为壳材料，在大多数情况下用于包封液体。 在此，典型的应用领域常常是制备压敏微胶囊(例如用于在摩擦表面时释放 香料)或可缓慢渗透的微胶囊(例如用于药物和农药的受控释放)，参见例如 EP 0 978 312 B2、EP 1 438 126 B1、EP 0 026 914 B1。
相反，本发明是基于具有固体聚合物核的高度稳定的包封体的制备。
用壳材料包封荧光物质通常是已知的。例如，EP 1 208 382 B1(在那里参 见实施例6)描述了用MF包封荧光颗粒。然而，这些未达到钞票所需的针对 化学侵蚀的稳定性，因为所达到的壳厚实在太低并且不存在针对极性和非极 性侵蚀的补充保护。尽管EP 1 208382 B1的教导提供了一定程度的针对溶剂 侵蚀(其导致染料的洗出)的保护，但已知的MF壳对强酸和碱的不稳定性将 特别需要显著更高的壁厚以提供足够的针对这样的化学侵蚀的保护。EP 1 208 382 B1中提到的核材料是多样的，并且不提供针对酸或碱侵蚀的特定保护。
此外，文献DE 10 2006 008 245 A1和DE 10 2006 008 247 A1解决了基 于核-壳颗粒的安全特征的制备。在那里，发光物质不是均匀地溶解在聚合 物核中，而是直接作为纯物质或作为单独包封的纯物质存在。这导致多个缺 点，例如浓度猝灭、不足的针对化学品的保护、以及有限的合适发光染料的 选择。
专利EP 0 226 367 B1描述了荧光缩合聚合物颗粒与不同聚合物的附聚 以形成大的附聚颗粒。这些颗粒不提供针对有机溶剂和/或酸和碱的补充保 护。另外，在那里不使用热塑性核，这导致在染料的引入和细分布方面的技 术缺点。
为了制备根据本发明的核-壳颗粒，优选地使用如下方法：其为所谓的 “溶剂蒸发”方法的特殊扩展。所述方法常常用于制药工业和微囊化技术的 其它领域，以将疏水性物质(例如药物)嵌入聚合物中和/或用聚合物包封(参见 例如Tice等，"Preparation ofinjectable controlled-release microcapsules by a solvent-evaporationprocess",Journal of Controlled Release,2(1985)343-352)。 在此，将该物质与基质材料(例如聚合物)一起溶解在有机溶剂中并分散在水 中。通过蒸发溶剂，基质材料和其中包含的物质以小的球形颗粒或微胶囊的 形式沉淀。然而，由此不产生聚合物包封的聚合物。
现有技术的许多微包封涉及用壳直接包封(特征)物质(即，核材料由特征 物质形成)。替代地，离散的特征物质颗粒嵌入充当核的基质中。
与此相反，根据本发明，特征物质优选溶解在核材料中并且在分子水平 上以均匀分布的形式存在于那里。优点包括发光时减少的浓度猝灭、较强的 吸收行为和较强的颜色效应。
此外，在现有技术中描述的基于聚合物的核-壳颗粒中，没有着重于针 对多种不同溶剂等的稳定性。因此，在现有技术中没有进行合适的聚合物组 合的有针对性的选择；这些，如果有的话，仅可通过从较长的聚合物列表的 选择而找到。
鉴于所需性质，可提及一些优选的组合用于根据本发明的微胶囊：
与根据本发明的颗粒相比，理论上可从现有技术得出的微胶囊即使使用 PMMA核和MF壳也不具有用于钞票领域的足够稳定性，因为壳不足够厚。 例如，EP 1 208 382 B1在段落[0014]中描述了核材料的1至20重量％的优选 壳比例。然而，对于根据本发明的稳定的核-壳颗粒，壳比例典型地大于核 材料的100重量％，因为否则例如荧光染料的浸出可通过合适的侵蚀性溶剂 如丙酮而发生。
较薄的壳对于钞票安全领域之外的许多应用是有利的，因为在那里没有 壳的保护效应或仅略有的壳保护效应是足够的。由于较薄的壳，原材料成本 降低并且相称地有更多的功能性核材料供选择。因此，目前采用的许多微包 封方法是自限性的，即，壳由两种或更多种组分的反应形成，然而增加的壳 厚减慢反应并阻止进一步生长(例如在两个不同相中的反应物的界面缩合 中)。
此外，在许多其它包封反应中，例如在EP 1 208 382 B1中描述的方法 中，通过增加形成壳的化学品的浓度来增加壳厚的尝试导致不期望的成核和 不希望的另外的颗粒的在溶液中产生。
因此，在现有技术中没有使用相对于核材料100重量％或更高的高壳厚， 这对于钞票安全特征的高稳定性而言是必须的。
本发明确保(独立于包封的具体制造方法的)针对广泛的化学侵蚀的专 门化的多级保护并且包括由负载的热塑性核和足够厚的热固性材料壳制备 化学稳定的安全特征。
根据优选实施方式，核-壳颗粒由被壳包围的单核构成。
根据优选实施方式，根据本发明的核-壳颗粒可由伴随热固性材料壳的 同时形成的溶剂蒸发方法而得到(情况A)。
根据另一优选实施方式，官能化核被缩合聚合物的壳包围，所述缩合聚 合物的单体与官能团键合(情况B)。
根据另一优选实施方式，核-壳颗粒由一起嵌入壳材料中的多个核组成。
根据另一优选实施方式，核-壳颗粒由挤出方法得到(情况C)。
A)基于伴随热固性材料壳的同时形成的溶剂蒸发方法的制造方法的描述：
在第一步中，将特征物质与核材料一起溶解在合适的有机溶剂中(例如 在二氯甲烷中)。借助于表面活性剂或乳化剂(例如十二烷基硫酸钠)将溶液分 散在水中。通过添加三聚氰胺-甲醛预聚物并调节适当(正确)的pH值，在有 机溶剂的分散液滴周围实现MF的缩合。当现在除去有机溶剂(例如通过将温 度升高到恰好低于有机溶剂的沸点温度)时，溶质再次沉淀，但仍然被MF 包封。在第二步中，然后加强MF-壳(特别地通过任选地在升高的温度下添 加更多的MF预聚物)。对于壳，液体有机相的分散液滴的存在是必要的。如 果先除去有机溶剂并且再添加MF预聚物，则不发生被MF密封包封。
B)基于与官能团键合的制造方法的描述：
在第一步中，制备聚合物颗粒，所述聚合物颗粒在其外表面上携带合适 的官能团，使得在第二步中添加的缩合聚合物(或其单体)可与其键合。例如， 用氨基官能化的PMMA微球(例如通过PMMA与二氨基烷烃的氨解来制造) 可在酸化的水溶液(pH～5)中利用剪切力与三聚氰胺-甲醛预聚物反应，以向 PMMA颗粒提供MF壳。PMMA颗粒的官能化在此确保了MF壳在PMMA 颗粒周围的直接生长。
C)基于挤出方法的制造方法的描述：
在第一步中，例如通过如下制备负载有特征物质的热塑性颗粒：将热塑 性材料和特征物质溶解在有机溶剂中，将溶剂分散在含水表面活性剂溶液 中，并通过蒸发除去有机溶剂。
在第二步中，通过经由挤出机(例如双螺杆挤出机)例如作为热受控反应 挤出的一部分将热塑性颗粒引入聚合物或聚合物前体中而制备复合聚合物 颗粒。这种聚合物在下文中被称为“油灰聚合物(Kitt-Polymer)”，因为它像 油灰那样使热塑性颗粒互相连接。然后例如通过研磨使挤出的油灰聚合物 (其包含热塑性颗粒)达到合适的粒度。利用剪切力使油灰聚合物颗粒在酸性 水溶液中与MF预聚物反应以向它们提供MF壳。
优选地使用如下的聚合物作为油灰聚合物：其在表面上具有游离的反应 性基团如羟基或氨基，以容许MF壳在颗粒上直接生长。特别优选地，油灰 聚合物是强交联的聚氨酯或聚脲。油灰聚合物在此充当容许MF壳在通常不 与MF结合的热塑性聚合物上生长的一种介体(Vermittler)。
同样，可想到在此介绍的制造方法的变型或其它制造方法来制造根据本 发明的颗粒。
在此，所得核-壳颗粒的尺寸在0.1μm-100μm、优选地0.5μm-20μm、 进一步优选地0.8μm-5μm、特别优选地1μm-3μm的范围内。
壳的质量分数总是为大于热塑性核材料质量的25％、优选地大于热塑性 核材料质量的50％、特别优选地大于热塑性核材料质量的100％。
特征物质在核材料中的比例优选地为在0.01和50重量％之间、特别优 选地在0.1和30重量％之间、非常特别优选地在1和15重量％之间。
优选地，根据本发明的核-壳颗粒具有小于15％、特别优选地小于1.5％ 重量比例的杂粒，例如在基于溶液的合成的情况下可通过异形成核(外来成 核，Fremdnukleation)而产生的没有核的壳颗粒。
核材料的聚合物由热塑性材料、优选地热塑性的非交联聚合物组成。根 据优选实施方式，核材料的聚合物由聚合的乙烯衍生物组成、进一步优选地 由如下组成：聚苯乙烯或聚丙烯酸酯(其中优选地聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA))、聚乙酸乙烯酯(PVAC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)或者包 含这些聚合物的两种或若干种的共聚物如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (ABS)。根据另一优选实施方式，乙烯衍生物为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或由脂族碳链构建的其它聚合物。
根据另一优选实施方式，核材料的聚合物由聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、 聚氨酯(PU)、聚脲(PH)或聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成。
核材料的聚合物的链长优选地在1,000-1,000,000g/mol的范围内、特别 优选地在50,000-250,000g/mol的范围内。
壳材料的聚合物优选为强(即在三维上)交联的热固性材料、特别地缩合 聚合物，其中单体具有三个或更多个、优选地六个潜在结合位点。根据另一 优选实施方式，壳材料的聚合物由通过缩合反应聚合的单元组成，例如氨基 塑料和酚醛塑料、特别优选地氨基塑料。在此，优选地，这些是三聚氰胺- 甲醛树脂(MF)、三聚氰胺-苯酚-甲醛树脂(MPF)、苯酚-甲醛树脂(PF)、脲-甲 醛树脂(UF)和与之相关的树脂类型，例如三聚氰胺-胍-甲醛树脂或苯酚-间苯 二酚-甲醛树脂。根据另一优选实施方式，树脂材料中的甲醛完全或部分地 被不同的醛例如被糠醛替代。
根据另一优选实施方式，壳材料的聚合物由加聚产物、优选地采用含异 氰酸酯的单体的加聚产物组成。优选地，这些为强交联的聚氨酯(PU)和聚脲 (PH)。
根据本发明的颗粒保护包含在其中的特征物质免受有害的外部影响，例 如通过有机溶剂的浸出或通过含水酸和碱的分解。例如，对于普通溶剂如丙 酮、乙酸乙酯、乙醇、甲苯等，即使颗粒在介质中的停留时间大于1小时以 上仍观察到大于90％的保留率。相反，没有热固性材料壳的等同样品(例如 在相同的溶剂中)在1分钟后已经显著低于10％的保留率，即特征物质被浸 出。
当进行印刷样品的定性稳定性测试时，通常对可见效果实施分类，例如， 细分为以下级别的发光颜料：
4：无可见变化
3：轻微变化
2：显著变化，小于50％受损
1：强烈变化，大于50％受损
0：元素被破坏
定性地，通过用眼睛观察激发印样(Andruck)借助于上述0-4级来实现在 VIS吸收或发光特征物质的情况下的稳定性评价。
定量地，评价通过机器测量实现，例如在基于发光的特征物质的情况下 通过借助于荧光光谱仪测量发射光谱来实现，或者在基于吸收的特征物质的 情况下通过借助于UV/VIS/NIR光谱仪测量吸收光谱来实现。
根据经验，具有等级4(“无可见变化”)的发光印样具有相对于初始发 光强度大于80％的测试之后保留的发光强度。类似地，对于其它特征物质， 相对于初始信号强度大于80％的保留信号强度同样被认为等同于“等级4”。 这在下面也被称为大于80％的稳定性。
为了能够定性和定量地评价安全颜料的稳定性，在下面描述接近应用的 测试方法。
测试方法A5和/或A30：
-用三辊研磨机将安全颜料引入具有15重量％着色的胶印漆中。
-在胶印纸(“钞票纸”)上以2g/m2的印样重量在胶版印刷中将由此获 得的印刷墨印样
-在60℃下干燥印样12小时
-将印样(或印样的截断部分)浸入相应的测试物质(将确定印样针对其 的稳定性)中5分钟(A5)或30分钟(A30)的时间
-从测试物质取出印样并且用水洗去粘附的测试物质
-在60℃下干燥印样2小时
-印样针对测试物质的定量稳定性得自印样在用测试物质处理之前和 之后的信号强度的比较(或印样的未处理部分与同一印样的经处理部分的比 较)；稳定性＝(用溶剂处理之后的强度)/(用溶剂处理之前的强度)。
在印样中基于本发明的核-壳颗粒的安全颜料对于与应用相关的溶剂、 酸和碱达到最高等级4或>80％的稳定性，即使相同的未受保护的特征物质 的印样仅达到最低水平0。
根据优选实施方式，依照测试方法A5、特别优选地依照测试方法A30， 在以下与应用相关的溶剂测试中给出最高稳定性等级“无可见变化”或> 80％、优选地>90％的稳定性：
针对极性有机溶剂(测试物质乙酸乙酯)、非极性有机溶剂(测试物质甲 苯)、含水酸(测试物质HCl，5重量％)、含水碱(测试物质NaOH，2重量％) 以及氧化还原活性水溶液(测试物质次氯酸钠溶液，5％活性氯)的稳定性测 定。在此，暴露时间为5或优选地30分钟以确保在安全颜料和测试物质之 间建立足够长的接触。
根据另一优选实施方式，还对于下列与应用相关的溶剂满足提及的稳定 性：
-乙醇
-三氯乙烯
-四氯乙烯
-二甲苯
-汽油(轻质汽油)
-亚硫酸钠溶液(10重量％)
-硫酸(2重量％)
-氨溶液(10重量％)
根据优选实施方式，安全颜料本身即使对特别侵蚀性的化学溶剂(例如 丙酮)也能稳定至少5分钟。特别地，丙酮能够侵蚀现有技术的大多数有机 特征物质。
一般而言，应注意，用于测试的印刷漆和/或被印刷的基材在测试中必 须本身是稳定的；对于有价文件的安全印刷中使用的漆和基材而言，这通常 是满足的。可例如用惰性发光物质(例如无机磷光体)或惰性吸收物质(例如无 机有色颜料)来检查印刷漆/基材的稳定性。
作为特征物质，可溶于非极性有机溶剂的有机或金属有机分子是特别合 适的。引入无机颜料颗粒或量子点等是困难的并因此不是优选的。
根据优选实施方式，特征物质是发光染料。根据优选实施方式，发光染 料是荧光染料。根据另一优选实施方式，发光染料是磷光染料。根据另一优 选实施方式，发光染料是在UV范围内可激发的发光染料，其在可见光谱范 围内发射。根据另一优选实施方式，所述发光染料是在可见光谱范围内可激 发的发光染料，其在可见光谱范围内发射。根据另一优选实施方式，发光染 料是在红外范围内发射的发光染料。染料可为纯有机分子和金属有机络合物 两者。
根据优选实施方式，将两种或更多种荧光或磷光发光染料混合以产生能 量转移体系或FRET体系，其中激发后的第一发光染料可将其激发能部分或 完全地递送至第二发光染料。在这种FRET体系的情况下，所涉及的发光染 料之一优选地在UV范围内可激发并在可见光谱范围内发射，而另一种发光 染料在可见光谱范围内可激发并在可见光谱范围内发射。
可UV激发或在可见光谱范围内可激发并且在可见光谱范围内发射的 发光染料的物质类别的实例为纯有机发光染料和发光金属络合物。可能的染 料类别是例如二芳基多烯、二芳基乙烯、芳基乙炔、
Figure BDA0001657775300000121
唑、吡唑、吲哚、蒽 酮、醌、菁(Cyanine)、罗丹明、
Figure BDA0001657775300000122
嗪、吩
Figure BDA0001657775300000123
嗪、噻嗪、吩噻嗪、苝、涤纶、 香豆素、苯并
Figure BDA0001657775300000125
嗪酮或苯并噻嗪酮以及稀土金属络合物如β-二酮酸稀土金属 络合物或吡啶二羧酸(Dipicolinat)稀土金属络合物，在本文中优选地中性带电 (带点为中性)的稀土金属络合物。其它类别的有机发光染料也可使用。
特别地，苝染料由于其高的光稳定性而优选地用作用于在可见光谱范围 内可激发并且在可见范围内发射的发光染料的染料类别。
在红外范围内发射的合适的发光染料的实例是有机荧光染料或发光金 属络合物，例如IR-1048、Cy7或Nd(TTA)3(三-噻吩甲酰三氟丙酮钕)。
FRET体系的实例是例如黄-绿色可激发的荧光染料和黄-绿色发射的荧 光染料的混合物，如2,9-双(2,6-二异丙基苯基)蒽[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异 喹啉-1,3,8,10(2H,9H)-四酮(C48H42N2O4，具有橙色发光发射的绿色可激发的 苝染料，在下文中称为“F-橙”)与N-(2-(4-氧代-4H-苯并[d][1,3]
Figure BDA0001657775300000124
嗪-2-基)苯基) 萘-2-磺酰胺(C24H16N2O4S，具有绿色发光发射的可UV激发的发光染料，在 下文中称为“F-绿”)以1:15的重量比的混合物。
FRET体系还可用于读取发光颜料中的鉴证组分(forensische Komponente)。因此，受体染料不仅可通过供体染料的能量转移来激发，而 且受体染料的直接激发可导致其发光。例如，一方面F-橙和F-绿的混合物 可在UV-A范围内例如在365nm处激发(F-绿的激发，随后能量转移到F-橙)。 另一方面，对于鉴证测试，F-橙也可直接被激发，例如通过波长525nm的 光。因此，受体物质的直接激发可用于将FRET体系与其它染料体系区分开 来，并且提供例如可在实验室中或通过传感器自动地分析的另外的安全级 别。
根据优选实施方式，发光染料因此含有能量转移体系(FRET体系)、优 选地作为供体的UV-可激发的发光染料和作为受体的在可见范围内可激发 的发光染料的FRET体系。受体优选为苝染料。受体优选地用作鉴证标记物。
根据优选实施方式，特征物质为用于不可见辐射的吸收染料，例如红外 吸收剂或UV吸收剂。
优选地，特征物质是红外吸收剂。特别优选地，红外吸收剂在可见光谱 范围内没有或仅有很少的吸收。根据优选实施方式，吸收剂是窄带的(例如 具有小于200nm的FWHM(“半峰全宽”))或尖锐带的(例如具有小于30nm 的FWHM)，并因此在窄的光谱范围内吸收。根据另一优选实施方式，吸收 剂以宽带方式吸收(例如，具有大于200nm的FWHM)。根据优选实施方式， 红外吸收剂的吸收最大值在700nm-900nm的范围内，优选在700nm-800nm 的范围内，因此适合于经由用于钞票的标准红外传感器被读取。根据另一优 选实施方式，红外吸收剂的吸收最大值高于900nm、进一步优选地高于 950nm、特别优选地在1,000nm-1,100nm的范围内，并且因此不被用于钞票 的标准红外传感器检测到，然而可通过用于钞票的特殊红外传感器检测。
根据优选实施方式，UV吸收剂的吸收最大值或强吸收带在315nm至 380nm的UV-A范围内、特别优选在350nm至380nm的范围内。根据另一 优选实施方式，UV吸收剂的吸收最大值或强吸收带在200nm至315nm、进 一步优选地220nm至290nm、特别优选地240nm至270nm的UV-B/C范围 内。
合适的红外吸收剂例如可从Fujifilm Imaging Colorants公司(例如 CCK-55)、BASF公司(例如Lumogen IR-Absorber)或以商标名Epolight从 Epolin公司商购获得。例如，Epolight 4101在739nm处以窄带方式吸收并且 当以稀释形式引入聚合物中时不显示可察觉的固有颜色。同样，例如Epolight 4831在1,000nm处以窄带方式吸收，并且当以稀释形式引入聚合物中时不显 示可察觉的固有颜色。
合适的UV吸收剂可例如以商标名Tinuvin和Chimassorb得自BASF公 司。例如，Tinuvin 326在360nm处具有强吸收带并且Chimassorb 81在330 nm处具有强吸收带。
根据优选实施方式，特征物质为可转换(可切换)的染料。优选地，它是 热致变色或光致变色染料。根据优选实施方式，可转换染料是光致变色化合 物。优选地，这是可在第一可见状态和第二可见或不可见状态之间转换的光 致变色化合物。在一个方向上的转换(切换)操作优选通过用UV光照射来进 行，而切换回是通过自身(热)或通过用可见光照射来进行的。
根据优选实施方式，光致变色染料也是发光染料。这里，染料的两种转 换状态或仅一种转换状态可为能发光的。多种转换状态可具有相同的发光性 质(例如，在相同波长下的发射)或不同的发光性质(例如转换操作之后发射波 长的变化)。
根据优选实施方式，由转换操作产生的吸收带或发射带、特别地所产生 的吸收带在可见光谱范围内。
根据另一优选实施方式，由转换操作产生的吸收带或发射带在红外范围 内、例如在700nm-900nm的范围内。
合适的热致变色染料的实例是例如(a)在温度变化时通过结构变化改变 其颜色的有机分子，如9,9'-二亚呫吨(9,9'-Bixanthyliden)和10,10'-二亚蒽酮 (10,10'-Bianthronylidene；(b)无色母体染料(例如螺内酯、螺吡喃)和可逆质子 供体(例如双酚A、1,2,3-三唑)和相变材料(例如石蜡)的组合，其在温度变化 时通过无色母体染料的质子化/去质子化而改变颜色；(c)以温度依赖性方式 改变其颜色强度的染料或金属络合物，例如在铕络合物的情况下的温度猝 灭；和(d)具有不同温度行为的多种染料的组合(例如铽和铕络合物的混合物， 如文献EP 0 256 922 B1中所述，其可以温度依赖性方式发红(红光)或发绿(绿 光)。
在此，(a)和(d)由于明显的颜色变化而为优选的，而(b)由于复杂性和难 以实施而为不那么优选的。
合适的光致变色染料的实例是例如螺吡喃、芪/氮杂芪、三芳基甲烷、 硝酮、俘精酸酐、萘并吡喃、螺
Figure BDA0001657775300000141
嗪、醌和二芳基乙烯。二芳基乙烯由于其 高的光稳定性而为优选的。例如，以开环结构形式的二芳基乙烯BTF6(＝1,2- 双(2-甲基-1-苯并噻吩-3-基)全氟环戊烯)在200nm至300nm处的UV范围内 吸收并且在可见光谱范围内没有可察觉的吸收带，因此是无色的。然而，在 用波长254nm的UV光照射之后，它转变成在530nm处的可见光谱范围内具有吸收带、因此有色的闭环结构。在用波长315nm的UV光激发时，闭 合和开环结构两者都在450nm处发射，因此同时给出发光染料。
通过等待(热)或用可见光(例如波长400nm的光)照射，闭环结构可返回 到开环结构。
此外，可通过不同特征物质的有针对性的组合(或联合包封)来制备更复 杂的编码，并且制备同时适合于不同机器可读的验证方法的特征颗粒。
除了特征物质之外，可将另外的添加剂添加至核材料或壳材料、优选地 核材料。
根据优选实施方式，将所谓的增塑剂如己二酸二乙基己酯、邻苯二甲酸 二丁酯或邻苯二甲酸二异壬酯添加志聚合物颗粒。作为物质类别，这里可使 用邻苯二甲酸的二酯、己二酸的二酯和癸二酸与链较长的单醇(2-乙基己醇、 异壬醇、癸醇、脂肪醇、苯甲醇、乙二醇醚)的二酯，柠檬酸的三酯，链较 长的脂族醇的磷酸酯，脂族醇的二苯甲酸酯，脂肪酸与脂族醇的，酯聚乙二 醇醚的二酯，树脂酸与链较长的脂族醇的酯，基于环氧化脂肪酸酯或环氧化 油的增塑剂，碳增塑剂和氯化石蜡。以这种方式，可调节聚合物核的机械性 质。特别地，可增加用于某些特征物质的核材料的接受性(吸收性)。
优选地，相对于核材料的质量，添加0.1-5重量％、进一步优选地0.2-2 重量％、特别优选地0.3-0.6重量％的增塑剂。
根据另一优选实施方式，将UV吸收剂添加至核材料。以此方式，例如 特征物质的耐光性可被改善。
根据优选实施方式，将UV吸收剂添加至核材料。以此方式，例如特征 物质的耐光性可被改善。
合适的UV吸收剂可例如以商标名Tinuvin和Chimassorb(例如 Chimassorb 81)商购自BASF公司。
根据另一优选实施方式，将染料添加至核材料。以此方式，例如可调节 颜料的固有着色(例如红色或蓝色)。同样，可使用染料来调制特征物质的激 发或发射光谱。
安全颜料优选地用于制造有价文件。这优选地通过以印刷油墨印刷、特 别地用于胶版印刷、丝网印刷或钢凹版印刷进行。代替将颜料直接引入到印 刷漆和/或印刷墨中,也可首先由颜料制造墨浓缩物。所述墨浓缩物例如具有 50％的颜料含量并且可稍后被引入到印刷漆或印刷墨中。这具有应用技术优 势，例如较快速的引入或在引入期间避免灰尘。
替代地，也可将安全颜料引入到聚合物组合物中，优选地以制备母料或 制造有机文件基材、安全箔、斑纹纤维或安全线。例如，这可通过挤出实现。
在下文中将参照实施方式更详细地描述本发明。
实施方式实施例1：蓝色发光颜料(根据情况A)
在搅拌的同时将2.7g平均分子量80,000g/mol的聚苯乙烯、150mg 4,4'- 双(2-甲氧基苯乙烯基)-1,1'-联苯基(C30H26O2)和25mg邻苯二甲酸二丁酯溶于 50g二氯甲烷中(溶液1A)。
将7.8g三聚氰胺和11.1g多聚甲醛在100g水中在60℃下搅拌60分 钟，其中形成澄清溶液。将溶液通过滤纸过滤以除去任何可能存在的未溶解 颗粒(溶液1B)。
将2.5g十二烷基硫酸钠(Sigma Aldrich)溶于247.5g水中(溶液1C)。
将溶液1A添加至溶液1C并且用分散工具(Ultraturrax)分散30秒。在这 段时间期间，添加20ml溶液1B和1ml乙酸。随后，进一步用磁性搅拌器 搅拌分散体。
在室温下搅拌2小时后，将分散体加热至39℃，并在该温度下保持1.5 小时以蒸发二氯甲烷。随后，再添加20ml溶液1B并将温度升高至70℃。 将该温度再保持1.5小时。将所得颗粒从溶液分离，用水洗涤并在60℃下干 燥。
用三辊研磨机将颗粒以15％的重量分数引入胶版漆(Sicpa Holding SA) 中。将该漆以2g/m2印样厚度印刷在印样条上。
在用波长365nm的UV光照射时，先前无色的印样发蓝色。
印样显示高的对有机溶剂以及含水的酸和碱的稳定性(达到等级4“无可 见变化”)，而纯染料的印样是不耐受的。
根据测试方法A30的针对极性有机溶剂(测试物质乙酸乙酯)、非极性有 机溶剂(测试物质甲苯)、含水酸(测试物质HCl，5重量％)、含水碱(测试物质 NaOH，2重量％)以及氧化还原活性水溶液(测试物质次氯酸钠溶液，5％活性 氯)的和根据测试方法A5的针对丙酮的稳定性的定量测定各自得到大于95％ 的稳定性。
实施方式实施例2：红色发光颜料(根据情况B)
“PMMA-NH2-R”是指2μm尺寸的氨基官能化的PMMA球，具有 100,000g/mol的PMMA的平均分子量和2.25nmol/cm2的NH2官能团密度， 其包含280mg Eu(TTA)3(TPPO)2(TTA＝噻吩甲酰三氟丙酮；TPPO＝三苯基 氧化膦)。
将7.8g三聚氰胺和11.1g多聚甲醛在100g水中在60℃下搅拌60分 钟，其中形成澄清溶液。将溶液通过滤纸过滤以除去任何可能存在的未溶解 颗粒(溶液2A)。
用20ml溶液2A和1ml乙酸处理具有在250ml水中的2.7g PMMA-NH2-R的水溶液，并利用重力在4小时内以25℃至70℃的线性增加 温度曲线加热。随后，再添加20ml溶液2A并将混合物在70℃下再保持1.5 小时。
将所得颗粒从溶液分离，用水洗涤并在60℃下干燥。
用三辊研磨机将所得颜料以15％的浓度引入胶版漆(hubergroup DeutschlandGmbH)中并且在胶版印刷中以2g/m2印样重量印样。获得在365 nm激发光下发红色荧光的印样。
印样显示高的对有机溶剂以及含水的酸和碱的稳定性，而纯染料的印样 是不耐受的。
根据测试方法A30的针对极性有机溶剂(测试物质乙酸乙酯)、非极性有 机溶剂(测试物质甲苯)、含水酸(测试物质HCl，5重量％)、含水碱(测试物质 NaOH，2重量％)以及氧化还原活性水溶液(测试物质次氯酸钠溶液，5％活性 氯)的和根据测试方法A5的针对丙酮的稳定性的定量测定各自得到大于95％ 的稳定性。
实施例3：黄色发光颜料(根据情况C)
将50g具有100,000g/mol的平均分子量的PMMA球与2.8g N-(2-(4- 氧代-4H-苯并[d][1,3]
Figure BDA0001657775300000171
嗪-2-基)苯基)萘-2-磺酰胺(C24H16N2O4S)和0.2g 2,9- 双(2,6-二异丙基苯基)蒽[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二异喹啉-1,3,8,10(2H,9H)-四 酮一起溶解于1升二氯甲烷中。将该混合物与5升1％十二烷基硫酸钠水溶 液一起置于反应器中并用均化器分散5分钟。随后，在搅拌的同时在500毫 巴下蒸发二氯甲烷。在除去二氯甲烷后，剩余的水相包含约53g具有约2μm 平均粒度的PMMA球，其包含两种溶解的染料(在下文中称为“PMMA G”)。使用超速离心机，在每种情况下用1升水将颗粒洗涤三次并且随后在60℃下 干燥。
在实验室捏合机中将以下组分在180℃下捏合直至固化：
79.63g异佛尔酮二异氰酸酯的异氰脲酸酯三聚体
22.46g苯甲酰胺
2.00g脲
14.12g三聚氰胺
10g PMMA G。将获得的颗粒研磨成11μm的粒度(d99)。
从该粉末将50g添加至0.65 1水并用均化器分散。将450ml 20％浓度 的六羟甲基三聚氰胺水溶液添加至该混合物并用4ml浓乙酸处理。将获得 的反应混合物在70℃下加热2小时。通过离心除去所得的涂覆的颜料并用 2 1水洗涤。在最后的离心步骤之后，将颜料在干燥箱中在60℃下干燥。
用三辊研磨机将所得颜料以15％的浓度引入胶版漆(Sicpa Holding SA) 中并且在胶版印刷中以2g/m2印样重量印样。获得在365nm激发光下发黄 色荧光的印样。
印样显示高的对有机溶剂以及含水的酸和碱的稳定性，而纯染料的印样 是不耐受的。
根据测试方法A30的针对极性有机溶剂(测试物质乙酸乙酯)、非极性有 机溶剂(测试物质甲苯)、含水酸(测试物质HCl，5重量％)、含水碱(测试物质 NaOH，2重量％)以及氧化还原活性水溶液(测试物质次氯酸钠溶液，5％活性 氯)的和根据测试方法A5的针对丙酮的稳定性的定量测定各自得到大于95％ 的稳定性。
实施方式实施例4：光致变色颜料(根据情况A)
在搅拌的同时将2.7g平均分子量100,000g/mol的聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)和180mg顺式-1,2-二氰基-1,2-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)乙烯 (C18H18N2S2)溶解于50g二氯甲烷中(溶液4A)。
将7.8g三聚氰胺和11.1g多聚甲醛在100g水中在60℃下搅拌60分 钟，其中形成澄清溶液。将溶液通过滤纸过滤以除去任何可能存在的未溶解 颗粒(溶液4B)。
将2.5g十二烷基硫酸钠溶解于247.5g水中(溶液4C)。
将溶液4A添加至溶液4C并且用分散工具(Ultraturrax)分散30秒。在这 段时间期间，添加20ml溶液4B和1ml乙酸。随后，进一步用磁性搅拌器 搅拌分散体。
将分散体搅拌30分钟并且随后在500毫巴负压下搅拌1小时以蒸发二 氯甲烷。随后，再添加20ml溶液4B并将温度升高至70℃。将该温度再保 持1.5小时。将所得颗粒从溶液分离，用水洗涤并在60℃下干燥。
用三辊研磨机将颗粒以15％的重量分数引入胶版漆(Sicpa Holding SA) 中。将该漆以2g/m2印样厚度印刷在印样条上。
在用波长330nm的UV光照射时，印样改变颜色，从无色变为红色， 并且以热的方式或通过用(例如波长520nm的)可见光照射而恢复至其原始 颜色。
印样显示高的对有机溶剂以及含水的酸和碱的稳定性(达到等级4“无可 见变化”)，而纯染料的印样是不耐受的。
根据测试方法A30的针对极性有机溶剂(测试物质乙酸乙酯)、非极性有 机溶剂(测试物质甲苯)、含水酸(测试物质HCl，5重量％)、含水碱(测试物质 NaOH，2重量％)以及氧化还原活性水溶液(测试物质次氯酸钠溶液，5％活性 氯)的和根据测试方法A5的针对丙酮的稳定性的定量测定各自得到大于95％ 的稳定性。
实施方式实施例5：黄色发光颜料(根据情况B)
“PMMA-NH2-G”是指2μm尺寸的氨基官能化的PMMA球，具有 100,000g/mol的PMMA的平均分子量和2.25nmol/cm2的NH2官能团密度， 其包括280mg N-(2-(4-氧代-4H-苯并[d][1,3]
Figure BDA0001657775300000191
嗪-2-基)苯基)萘-2-磺酰胺 (C24H16N2O4S)和20mg 2,9-双(2,6-二异丙基苯基)蒽[2,1,9-def:6,5,10-d'e'f']二 异喹啉-1,3,8,10(2H,9H)-四酮(C48H42N2O4)的混合物。
将7.8g三聚氰胺和11.1g多聚甲醛在100g水中在60℃下搅拌60分 钟，其中形成澄清溶液。将溶液通过滤纸过滤以除去任何可能存在的未溶解 颗粒(溶液5A)。
用20ml溶液5A和1ml乙酸处理包含在250ml水中的2.7g PMMA-NH2-R的水溶液，并利用重力在4小时内以25℃至70℃的线性增加 温度曲线加热。随后，再添加20ml溶液5A并将混合物在70℃下再保持1.5 小时。
将所得颗粒从溶液分离，用水洗涤并在60℃下干燥。
用三辊研磨机将所得颜料以15％的浓度引入基于水的丝网印刷墨(
Figure BDA0001657775300000201
KG)中并且在丝网印刷中以6g/m2印样重量印样。
获得在365nm激发光中发黄光的印样。
印样显示高的对有机溶剂以及含水的酸和碱的稳定性，而纯染料的印样 是不耐受的。
根据测试方法A30的针对极性有机溶剂(测试物质乙酸乙酯)、非极性有 机溶剂(测试物质甲苯)、含水酸(测试物质HCl，5重量％)、含水碱(测试物质 NaOH，2重量％)以及氧化还原活性水溶液(测试物质次氯酸钠溶液，5％活性 氯)的和根据测试方法A5的针对丙酮的稳定性的定量测定各自得到大于95％ 的稳定性。
实施例6：IR吸收颜料(根据情况C)
将25g具有80,000g/mol的平均分子量的PMMA球与1g IR吸收剂 CKK-55(FujifilmImaging Colorants)和0.25g邻苯二甲酸二丁酯一起溶解于 0.5升二氯甲烷中。将该混合物与2.5升1％十二烷基硫酸钠水溶液一起置于 反应器中并用均化器分散5分钟。随后，在搅拌的同时在500毫巴下蒸发二 氯甲烷。
在除去二氯甲烷后，剩余的水相包含约26g具有约2μm平均粒度的 PMMA球，其包含溶解的IR吸收剂CKK-55(在下文中称为“PMMA CCK-55”)。使用超速离心机，在每种情况下用1升水将颗粒洗涤三次并且 然后在60℃下干燥。
在实验室捏合机中将以下组分在180℃下捏合直至固化：
71.8g异佛尔酮二异氰酸酯
22.7g苯甲酰胺
20.09g三聚氰胺
10g PMMA CKK-55。将获得的颗粒研磨成11μm的粒度(d99)。
从该粉末中将50g添加至0.65 1水并用均化器分散。将450ml 20％浓 度的六羟甲基三聚氰胺水溶液添加至该混合物并用4ml浓乙酸处理。将获 得的反应混合物在70℃下加热2小时。通过离心除去所得的涂覆的颜料并 用2 1水洗涤。在最后的离心步骤之后，将颜料在干燥箱中在60℃下干燥。
用三辊研磨机将所得颜料以15％的浓度引入胶版漆(hubergroup DeutschlandGmbH)中并且在胶版印刷中以2g/m2印样重量印样。印样显示在 850nm处的NIR范围内的吸收带。
印样显示高的对有机溶剂以及含水的酸和碱的稳定性，而纯吸收剂的印 样是不耐受的。
根据测试方法A30的针对极性有机溶剂(测试物质乙酸乙酯)、非极性有 机溶剂(测试物质甲苯)、含水酸(测试物质HCl，5重量％)、含水碱(测试物质 NaOH，2重量％)以及氧化还原活性水溶液(测试物质次氯酸钠溶液，5％活性 氯)的和根据测试方法A5的针对丙酮的稳定性的定量测定各自得到大于95％ 的稳定性。
实施例7：具有UV吸收剂和固有颜色的颜料(根据情况A)
在搅拌的同时将2.7g平均分子量192,000g/mol的聚苯乙烯、100mg 苏丹蓝II(1,4-双(丁基氨基)蒽醌，C22H26N2O2)和50mg 2-羟基-4-(辛氧基)二 苯甲酮(CH3(CH2)7OC6H3(OH)COC6H5)溶于50g乙酸乙酯中(溶液7A)。
将7.8g三聚氰胺和11.1g多聚甲醛在100g水中在60℃下搅拌60分 钟，其中形成澄清溶液。将溶液通过滤纸过滤以除去任何可能存在的未溶解 颗粒(溶液7B)。
将2.5g Teepol 610S(Sigma Aldrich)溶解于247.5g水中(溶液7C)。
将溶液7A添加至溶液7C并且用分散工具(Ultraturrax)分散30秒。在这 段时间期间，添加20ml溶液B和1ml乙酸。随后，进一步用磁性搅拌器搅 拌分散体。
将分散体在室温下搅拌12小时以蒸发乙酸乙酯。随后，再添加20ml 溶液7B并将温度升高至70℃。将该温度再保持1.5小时。将所得颗粒从溶 液分离，用水洗涤并在60℃下干燥。
用三辊研磨机将所得颜料以15％的浓度引入基于水的丝网印刷墨(
Figure BDA0001657775300000211
KG)中并且在丝网印刷中以6g/m2印样重量印样。获得蓝色着色并且另外在 280-350nm的范围内具有吸收带的印样。
印样显示高的对有机溶剂以及含水的酸和碱的稳定性，而纯染料和/或 吸收剂的印样是不耐受的。
根据测试方法A30的针对极性有机溶剂(测试物质乙酸乙酯)、非极性有 机溶剂(测试物质甲苯)、含水酸(测试物质HCl，5重量％)、含水碱(测试物质 NaOH，2重量％)以及氧化还原活性水溶液(测试物质次氯酸钠溶液，5％活性 氯)的和根据测试方法A5的针对丙酮的稳定性的定量测定各自得到大于95％ 的稳定性。

Claims (47)

1.由化学稳定的核-壳颗粒制成的安全颜料，所述核-壳颗粒包括基于热塑性聚合物的核、基于缩合聚合物的壳以及以溶解或细分布的形式存在于核中的有机特征物质，
其中壳的质量分数为大于25％，相对于核的质量，以赋予核-壳颗粒化学稳定性，
其中缩合聚合物选自氨基塑料、酚醛塑料、三聚氰胺-甲醛树脂(MF)、三聚氰胺-苯酚-甲醛树脂(MPF)、苯酚-甲醛树脂(PF)、脲-甲醛树脂(UF)、三聚氰胺-胍-甲醛树脂或苯酚-间苯二酚-甲醛树脂，以及
其中所述有机特征物质为荧光或磷光或光致变色或热致变色的特征物质或者UV或IR或VIS吸收染料。
2.根据权利要求1的安全颜料，其中所述有机特征物质为金属有机特征物质。
3.根据权利要求1的安全颜料，其中壳的质量分数为大于50％。
4.根据权利要求1的安全颜料，其中壳的质量分数为大于100％。
5.根据权利要求1的安全颜料，其中热塑性聚合物选自聚苯乙烯(PS)、聚丙烯酸酯、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)、聚脲、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其它聚酯，或者选自以下之一：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)。
6.根据权利要求5的安全颜料，其中热塑性聚合物为聚苯乙烯(PS)。
7.根据权利要求5的安全颜料，其中热塑性聚合物选自聚苯乙烯(PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
8.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中缩合聚合物为三聚氰胺-甲醛树脂(MF)。
9.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中所述核-壳颗粒包括恰好一个核和壳。
10.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中所述核-壳颗粒包括多个核和壳。
11.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中所述有机特征物质以溶解的形式存在于热塑性聚合物中。
12.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中荧光或磷光特征物质在UV光谱范围内是可激发的并且在可见光谱范围内发射。
13.根据权利要求12的安全颜料，其中荧光或磷光特征物质在365nm的波长处是可激发的。
14.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中荧光或磷光特征物质在IR光谱范围内发射。
15.根据权利要求14的安全颜料，其中荧光或磷光特征物质在700nm和2,500nm之间发射。
16.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中形成能量转移体系的两种不同的发光染料以细分布或溶解的形式存在于核中，其中第一发光染料在激发后将其激发能部分或完全地转移至第二发光染料。
17.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中根据测试方法A5，安全颜料对甲苯、乙酸乙酯、5％的盐酸、2％的氢氧化钠溶液和5％活性氯的次氯酸钠溶液是稳定的，并且其中测试之后保留的特征强度高于初始强度的80％。
18.根据权利要求17的安全颜料，其中根据测试方法A30，安全颜料对甲苯、乙酸乙酯、5％的盐酸、2％的氢氧化钠溶液和5％活性氯的次氯酸钠溶液是稳定的。
19.根据权利要求1至7中任一项的安全颜料，其中根据测试方法A5，安全颜料对丙酮是稳定的，并且其中测试之后保留的特征强度高于初始强度的80％。
20.制造核-壳颗粒的安全颜料的方法，所述核-壳颗粒包括基于热塑性聚合物的固体核、基于缩合聚合物的壳以及以溶解或细分布的形式存在于核中的有机特征物质，所述方法具有：
a)将有机特征物质与热塑性聚合物一起溶解于有机溶剂中并且借助于表面活性剂使获得的溶液分散在水中的步骤；
b)在一定的pH值下提供待以缩合反应聚合的预聚物单元，以在有机溶剂的分散液滴周围实现形成壳的聚合物的缩合；
c)除去有机溶剂以形成具有固体核的核-壳颗粒；其中壳的质量分数为大于25％，相对于核的质量。
21.根据权利要求20的方法，其中所述有机特征物质是金属有机特征物质。
22.根据权利要求20的方法，其中壳的质量分数为大于50％。
23.根据权利要求20的方法，其中壳的质量分数为大于100％。
24.根据权利要求20的方法，其中该方法进一步具有d)通过添加另外的待聚合的预聚物单元增强核-壳颗粒的壳。
25.制造核-壳颗粒的安全颜料的方法，所述核-壳颗粒包括基于热塑性聚合物的固体核、基于缩合聚合物的壳以及以溶解或细分布的形式存在于核中的有机特征物质，所述方法具有：
a)制备其中有机特征物质以溶解或细分布的形式存在的基于热塑性聚合物的核的步骤，其中热塑性聚合物在其外部具有官能团，所述官能团适合于与预聚物单元共价键合以制备壳，
b)由以缩合反应聚合的预聚物单元制备壳的步骤，所述预聚物单元通过与热塑性核的官能团的反应直接在核上生长，
其中壳的质量分数为大于25％，相对于核的质量。
26.根据权利要求25的方法，其中所述有机特征物质是金属有机特征物质。
27.根据权利要求25的方法，其中壳的质量分数为大于50％。
28.根据权利要求25的方法，其中壳的质量分数为大于100％。
29.根据权利要求25的方法，其中官能团选自：胺基、酰胺基、异氰酸酯基、醛基或羟基。
30.根据权利要求29的方法，其中官能团为胺基。
31.根据权利要求25至30中任一项的方法，其中官能团以0.1nmol/cm2-10nmol/cm2的浓度存在于基于热塑性聚合物的核的外表面处。
32.根据权利要求31的方法，其中官能团以1nmol/cm2-5nmol/cm2的浓度存在于基于热塑性聚合物的核的外表面处。
33.制造核-壳颗粒的安全颜料的方法，所述核-壳颗粒包括基于热塑性聚合物的固体核、基于缩合聚合物的壳以及以溶解或细分布的形式存在于核中的有机特征物质，所述方法具有：
a)将有机特征物质溶解于热塑性聚合物中以用此方式提供具有溶解于其中的有机特征物质的热塑性颗粒的步骤；和
b)将步骤a)中获得的具有溶解于其中的有机特征物质的热塑性颗粒引入热固性材料基质中的步骤，
c)将步骤b)中获得的产物研磨成颜料颗粒的步骤，
其中壳的质量分数为大于25％，相对于核的质量。
34.根据权利要求33的方法，其中所述有机特征物质为金属有机特征物质。
35.根据权利要求33的方法，其中壳的质量分数为大于50％。
36.根据权利要求33的方法，其中壳的质量分数为大于100％。
37.根据权利要求33的方法，其中步骤a)中提供的具有溶解于其中的有机特征物质的热塑性颗粒如下制造：
-将有机特征物质与热塑性聚合物一起溶解于有机溶剂中并且借助于表面活性剂使获得的溶液分散在水中，随后除去有机溶剂；或
-以熔体将有机特征物质引入热塑性聚合物中，随后研磨固化的聚合物。
38.根据权利要求37的方法，其中用挤出机以熔体将有机特征物质引入热塑性聚合物中。
39.根据权利要求20、25或33之一的方法，其中所述有机特征物质为荧光或磷光或光致变色或热致变色的特征物质或者UV或IR或VIS吸收染料。
40.根据权利要求20、25或33的方法，其中根据测试方法A5，安全颜料对甲苯、乙酸乙酯、5％的盐酸、2％的氢氧化钠溶液和5％活性氯的次氯酸钠溶液是稳定的，其中测试之后保留的特征强度高于初始强度的80％。
41.根据权利要求40的方法，其中根据测试方法A30，安全颜料对甲苯、乙酸乙酯、5％的盐酸、2％的氢氧化钠溶液和5％活性氯的次氯酸钠溶液是稳定的。
42.根据权利要求20、25或33的方法，其中根据测试方法A5，安全颜料对丙酮是稳定的，其中测试之后保留的特征强度高于初始强度的80％。
43.墨浓缩物或印刷墨，其具有根据权利要求1-19之一的安全颜料。
44.根据权利要求43所述的墨浓缩物或印刷墨，其用于胶版印刷、丝网印刷或钢凹版印刷。
45.聚合物组合物，其具有根据权利要求1-19之一的安全颜料。
46.根据权利要求45所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物以有价文件基材、安全箔、斑纹纤维或安全线的形式存在。
47.有价文件、斑纹纤维、安全线或安全箔，其具有根据权利要求1-19之一的安全颜料。
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