環(huán)保型光學(xué)變色納米薄膜材料的制備研究.pdf

1、光學(xué)變色材料是當(dāng)今國(guó)際上公認(rèn)的高級(jí)一線防偽材料，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煙包、有價(jià)證券、貨幣、酒標(biāo)等防偽。在這種已經(jīng)趨于成熟的生產(chǎn)技術(shù)中，光學(xué)變色隨角異色材料從在設(shè)計(jì)開(kāi)始，經(jīng)一系列的生產(chǎn)工藝，到最終的產(chǎn)品，不可避免含有重金屬。如何保持光學(xué)變色材料的隨較異色效果，如亮度、色度、隨角異色等，同時(shí)又能避開(kāi)重金屬，是當(dāng)今光學(xué)變色隨較異色材料發(fā)展中的一個(gè)技術(shù)難題。
　　本研究在充分了解了國(guó)內(nèi)外對(duì)納米光學(xué)變色薄膜材料的研究過(guò)程及現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出

2、并研究了無(wú)重金屬環(huán)保型光學(xué)變色材料。本研究從5層對(duì)稱結(jié)構(gòu)著手，先后研究了4種材料結(jié)構(gòu)的的環(huán)保型光學(xué)變色材料：
　?。?）.鈦吸收層/氟化鎂介質(zhì)層/鈦反射層/氟化鎂介質(zhì)層/鈦吸收層；
　?。?）.鈦吸收層/二氧化硅介質(zhì)層/鈦反射層/二氧化硅介質(zhì)層/鈦吸收層；
　?。?）.鈦吸收層/二氧化硅介質(zhì)層/鋁反射層/二氧化硅介質(zhì)層/鈦吸收層；
　?。?）.二氧化硅保護(hù)層/鈦吸收層/二氧化硅介質(zhì)層/鈦吸收層/二氧化硅介質(zhì)層/鈦

3、吸收層/二氧化硅保護(hù)層。
　　結(jié)果表明：用上述5種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均能得到光學(xué)變色材料樣品，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1，氟化鎂的制備工藝復(fù)雜性，不利于形成較好的隨角異色產(chǎn)品；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2，能得到比較理想的隨角異色效果產(chǎn)品，但其亮度及抗腐蝕性方面有待改進(jìn)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3，雖能大幅提高樣品的亮度及鮮艷度，但抗腐蝕型略差；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4，從結(jié)果上看，在隨角異色、產(chǎn)品亮度等方面都比較理想。同時(shí)做了材料結(jié)構(gòu)中的重金屬檢測(cè)，基本達(dá)到本研究預(yù)期。
　　本研究制備的樣品

4、經(jīng)檢測(cè)，得出以下驗(yàn)證：
　?。?）采用氟化鎂作介質(zhì)層材料，鈦?zhàn)魑諏印⒎瓷鋵硬牧系慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，理想的鈦吸收層厚度為9nm，鈦反射層厚度為70nm，同時(shí)，氟化鎂用做介質(zhì)層時(shí)，對(duì)設(shè)備要求較高，需增加離子輔助、烘烤等設(shè)備，否則制備的材料膜面不光滑，缺陷較多，大大影響產(chǎn)品性能。
　?。?）用二氧化硅替代氟化鎂，能制備出較好的環(huán)保型光學(xué)變色材料，其膜面比較光滑，能得到比較好的隨角異色效果。
　　（3）用鋁做反射層，替代鈦反射層，能

5、大幅提高環(huán)保型光學(xué)變色材料的亮度及鮮艷度。但設(shè)計(jì)制備的樣品，放置一段時(shí)間后，顏色會(huì)發(fā)生漂移，亮度、鮮艷度都會(huì)逐漸變差，分析可能是，鈦在常溫下表面會(huì)自然形成一層鈦的氧化層，如二氧化鈦、三氧化二鈦、五氧化三鈦等，使鈦的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，當(dāng)鈦?zhàn)魑諏訒r(shí)，其厚度薄、又處于納米狀態(tài)，性質(zhì)比較活潑，極容易形成鈦的氧化物，改變鈦吸收層的光學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致隨著時(shí)間的推移，顏色漂移、亮度及隨角異色效果減弱。
　?。?）在鈦吸收層上增加一層5nm左右的二