热敏防伪油墨(热致变色防伪油墨)

日光激发变色防伪油墨

在太阳光照射下,能发出可见光(400~800nm)的防伪印刷油墨。这种油墨从表面上看是由于太阳光作用而变色,实质上也是受紫外线照射而变色的。其变色原理如图9-5所示。

当太阳光或紫外光(UV)照射到防伪油墨上时,油墨中的光敏材料被激发,其分子结构发生变化,从而产生外观颜色的变化。而当移去外界刺激(太阳光或紫外光)后,油墨中的光敏材料分子又回到原来的基态,油墨又恢复到原来的颜色。这些光敏材料分子是一类无色的同分异构体有机物,其中含有仅吸收紫外光的两个区域T键系统。

当光敏材料分子中的一C=0被300~360nm波段的紫外光所激发而分解,这两个区域T键系统变成一个离域的T键系统,而这个区域的键系统吸收某种可见光,从而产生某种颜色。

热敏防伪油墨(热致变色防伪油墨)

在加热作用下,能发生变色效果的油墨。根据变色所需温度的不同,可以分为手温型变色防伪油墨,高温变色防伪油墨。手温型变色防伪油墨,是指在26~32℃温度作用下,能发生变色效果的油墨;高温变色防伪油墨,是指在40~100℃甚至更高温度作用下,能发生变色效果的油墨。按照变色方式的差异,又可分为单变色可逆,多变色可逆,单变色不可逆和多变色不可逆热敏防伪油墨。

①可逆型变色原理

a.晶型转变
某些无机物质的晶体结构变化而引起的热致变色效应,如:
Hgl,(红、正方晶系)—Hgl2(黄、斜方晶系),(137℃)它的可逆变色机理是其晶体结构可进行可逆性的变化。

b.pH变化型
某些物质与高级脂肪酸混合后,并加热到一定温度时,酸中的羧基质子活化,与这些物质作用,使酸碱度发生变化,产生明显的颜色变化。当冷却后羧基质子复原,这些物质的颜色亦随之恢复。如硬脂酸与溴酚蓝按一定比例组成的热致变色材料,在低于55℃时为黄色,高于55℃时为蓝色的可逆变化。

c.失去结晶水
无机热致变色物质主要是过渡金属银、汞、铜等的盐或复盐、钻、镍等的化合物或与水、六亚甲基四胺、乙二胺等形成的化合物。它们的热分解反应,含水盐变温时的失水或反向时的吸水;变温过程中盐的水合和失水伴有颜色的变化,最常见的是钻、镍、铜的化合物,如:
CoCl,·6H,0(粉红)→CoCl,(蓝)+6H,O(g),(35℃)CoBr,·10H,0·2Y(粉红)—→CoBr,(蓝紫)+10H3O(g),(40℃)其中Y为六甲亚甲基四胺C。H2Na,盐的失水为热分解反应,在降温过程中,无水盐从空气中吸收湿气可恢复到原色,因而是可逆的热致变色过程。

d.分子结构变化
某些有机热致变色物质受热引起分子结构变化,而导致外观颜色变化,主要包括酸-
碱,酮-烯醇,内酰亚胺-内酰胺等之间的平衡移动。例如,对一种含汞的有机化合物研究表示,其分子内部双键位置的移动和氢转移是产生颜色变化的主要原因。可用下式表示:

热敏防伪油墨(热致变色防伪油墨)

e.化学反应

另外,有些有机热致变色物质的变色效应是由于组分之间的化学反应而引起的。其主要由三个功能性组分组成,即电子给予体、电子受予体和溶剂。三者共同决定了体系的色深浅变化,温度范围。这类可逆热致变色材料在变色温度的选择性,颜色组合的自由度,变色明显程度及价格等方面都比其他热致变色材料有明显的优势。如吲噪红、对羧基安香酸辛酯和甘油三桂酸酯,按一定比例组成热致变色材料为粉红色,加热到45℃为白色的可逆变化。

f.液晶类型

某些类型的液晶受热之后产生出新的不同晶相。从而对光的反射折射和吸收不同,使之颜色产生变化。

②不可逆变色原理
某些颜料如铅、铬、镍、钻、铁、镉、锶、锌、锰、钼、钡、镁等的硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、铬酸盐、硫化物、氧化物以及偶氮染料、酞菁染料、芳基甲烷染料等,这些颜料或染料变色都是来自其本身发生的升华、熔融、热分解、化合、氧化、还原反应等不可逆化学变化。如粉红色的草酸钻在300℃左右氧化分解而生成黑色的氧化钻。能产生热致变色的物质很多,但真正符合用于制

作热致变色防伪油墨的,必须满足如下条件:
①变色灵敏度高,在短时间内显示出鲜明的颜色变化:前后颜色对比度大,如红变蓝、蓝变白、黄变蓝。
②变色温度适当。变色温度应控制在40℃到100℃之间。
③稳定性好。在不同气候条件下的温度、湿度、光线等各方面的影响下,在使用期内应保证灵敏有效。

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