稀土銪水性熒光防偽油墨的制備與性能研究

胡力萌+張治國(guó)

目前熒光防偽油墨常用的熒光劑是有機(jī)熒光染料和稀土熒光染料兩種，前者發(fā)射的熒光為寬帶譜，色純度低、穩(wěn)定性差，后者則具有發(fā)光強(qiáng)度高、發(fā)射光譜窄、熒光效率高、穩(wěn)定性好、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被越來越多地應(yīng)用于熒光防偽油墨的制備中。當(dāng)下，綠色環(huán)保印刷是大勢(shì)所趨，因此開發(fā)基于稀土熒光染料的水性熒光防偽油墨具有重要的市場(chǎng)價(jià)值。在此，本文將介紹稀土銪水性熒光防偽油墨的制備方法，并對(duì)其性能進(jìn)行研究。

油墨的制備

1.稀土銪熒光顏料的制備

（1） EuCl3水溶液的制備

將三氧化二銪（Eu2O3）加入到濃度為2.0～3.0mol/L的稀鹽酸中（加入量為每 2～3L稀鹽酸中加入350g的Eu2O3），然后進(jìn)行攪拌，待溶液由渾濁變成透明液體時(shí)，加入弱堿，使溶液的pH值為6.5～7.0，這樣就制得了 EuCl3水溶液。

（2）Eu（BA）（TTA）2Phen四元配合物稀土銪熒光顏料的制備

將制得的EuCl3水溶液與甲基苯駢三氮唑（TTA）按照物質(zhì)的量比為1∶2進(jìn)行混合，然后滴入與EuCl3等物質(zhì)的量的鄰菲咯啉（Phen）和苯甲酸（BA），并用孔徑大小為30～50μm的中速工業(yè)濾紙進(jìn)行過濾，將過濾得到的固體物質(zhì)用 25～35℃的溫水進(jìn)行洗滌，然后在50～60℃的溫度下恒溫干燥 24 小時(shí)，制得四元配合物稀土銪熒光顏料Eu（BA）（TTA）2Phen。

2. 稀土銪水性熒光防偽油墨的配制

稀土銪水性熒光防偽油墨由4部分組成，分別是連結(jié)料、著色劑、溶劑以及助劑。樹脂液是連結(jié)料的主要成分，具有一定的黏度，用來分散顏料；著色劑即熒光顏料，其是表現(xiàn)油墨顏色的主要原料；溶劑一般選用水和適量乙醇，用來調(diào)節(jié)油墨黏度，控制干燥速度；助劑能夠調(diào)節(jié)油墨性能，賦予油墨消泡、耐磨等性能。

本實(shí)驗(yàn)中，以配置的稀土銪熒光顏料為原料，按圖1所示油墨制備步驟及表1所示油墨配方設(shè)計(jì)，可制得稀土銪水性熒光防偽油墨，其外觀為淺乳白色黏稠液體。

油墨性能研究

1.熒光性能

將稀土銪水性熒光防偽油墨的印刷測(cè)試樣條放在可見光下觀察，呈現(xiàn)無色狀態(tài)，放在紫外燈下觀察，其發(fā)出明顯的紅色熒光。用熒光分光光度計(jì)測(cè)定其熒光性能，如圖2所示，在595nm、614nm、651nm、696nm顯示出銪的特征發(fā)射峰，分別對(duì)應(yīng)于Eu（III）離子的5D0→7FJ（J=1～4）躍遷，其中以5D0→7F2 （614nm）銳線發(fā)射為最強(qiáng)，其他峰均較弱，而5D0→7F0相對(duì)更弱，難以觀察。這也表明稀土銪水性熒光防偽油墨的發(fā)射光譜窄、色純度高、熒光效率高，因此具有良好的紫外光致變色防偽性能。

2.印刷性能

（1）流動(dòng)度

流動(dòng)度不僅影響著水性熒光防偽油墨的傳遞性能，對(duì)油墨在承印物上的呈色效果也有很大的影響。流動(dòng)度過大，會(huì)使油墨向外鋪展嚴(yán)重，導(dǎo)致網(wǎng)點(diǎn)增大，畫面層次、清晰度等降低；流動(dòng)度過小，則會(huì)導(dǎo)致油墨下墨困難，無法向承印物提供連續(xù)均勻的墨量。

（2）細(xì)度

細(xì)度是指油墨中的顏料、填料等粉狀物質(zhì)被研細(xì)分散在連結(jié)料中的程度。細(xì)度是油墨的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)，且與印刷品的質(zhì)量關(guān)系密切。油墨顆粒太粗，會(huì)導(dǎo)致很多印刷故障，如堆版、糊版等。一般情況下，印刷加網(wǎng)線數(shù)越高，對(duì)油墨細(xì)度的要求也就越高。水性熒光防偽油墨的生產(chǎn)成本較高，且都應(yīng)用在比較重要的場(chǎng)合，因此對(duì)其細(xì)度的要求就更高。

（3）耐性

油墨的耐性測(cè)試包括耐熱、耐光、耐乙醇三項(xiàng)。油墨的耐熱性主要由顏料的性質(zhì)決定，有的顏料不耐熱，在高溫的作用下其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，以致產(chǎn)生變色現(xiàn)象。耐熱性差，對(duì)包裝產(chǎn)品墨色質(zhì)量的影響特別明顯，尤其是外包裝的紙箱產(chǎn)品，溫度高時(shí)容易出現(xiàn)變色、褪色、黏聯(lián)現(xiàn)象。油墨在光線的作用下，其色光相對(duì)變動(dòng)的性能稱為油墨的耐光性。由于許多印刷品要長(zhǎng)時(shí)間暴曬在日光下，所以油墨的耐光性能對(duì)保持印刷品的穩(wěn)定性很重要。耐光性好的油墨印出來的產(chǎn)品色澤鮮艷，富有立體感，并可長(zhǎng)期保存，而耐光性差的油墨印出的產(chǎn)品墨色容易產(chǎn)生褪色和變色現(xiàn)象。耐醇性較強(qiáng)的油墨，印出的產(chǎn)品墨色鮮艷，版面層次分明、網(wǎng)點(diǎn)清晰，這也是包裝產(chǎn)品的基本要求。

按照國(guó)標(biāo)GB/T 17001.1-2011《防偽油墨 第一部分：紫外激發(fā)熒光防偽油墨》中規(guī)定的油墨測(cè)定方法，對(duì)自制稀土銪水性熒光防偽油墨的上述性能進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表2所示，顯示該油墨符合國(guó)標(biāo)對(duì)熒光防偽油墨印刷性能的要求。