一種基于化學反應變色的防偽結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于防偽技術領域，尤其是一種基于化學反應變色的防偽結構。
【背景技術】
[0002] 假冒偽劣商品給企業和消費者造成巨大的危害和損失，防偽技術是防范假冒的一 種手段。研制防偽技術可以為凈化市場提供制作唯一的、難以偽造的、能準確識別產品真偽 的標識，保護真品產銷商和消費者的合法權益，保證社會主義市場經濟健康發展。
[0003] 防偽技術的發展與物理、化學、生物學及電子學等學科和技術的發展緊密相連。大 多數防偽產品采用了物理學防偽技術，其中基于光學原理的防偽技術產品占比最大，例如 在紫外或紅外光激發下的發光現象及激光全息技術等，這類防偽標識有很長的使用壽命， 單獨使用時不能在使用后自行失效，這就可能被回收用于假冒偽劣商品。化學防偽技術依 據化學反應，一旦反應按熱力學自發過程啟動后，在不改變外界的反應條件下，直到平衡而 不能自發地逆轉，這是化學防偽技術的優勢。已知的產生顏色變化的化學反應的研究已經 累積了大量資料，將這些資料和防偽技術相結合，跨學科發展化學防偽技術存在很大空間。 已發表的專利件數可以說明化學防偽技術的開發和應用遠不如物理防偽或光學防偽技術， 我們曾分別以"光學防偽"和"化學防偽"為關鍵詞，從萬方數據庫的"中外專利"欄目檢索 得到的專利數（截至2015年2月8日），前者為66件，而后者僅為6件，其比值大于10。據 估計，技術成熟、有可能應用的物理發光材料與用于化學防偽的變色組合物的比率遠小于 1/10。因此，在化學防偽領域存在巨大的研究開發空間。
[0004] 化學防偽技術相關資料不僅量少，而且涉及面很窄，絕大多數為碘和淀粉的反應， 這說明研究人員對其他類型的化學反應關注不夠。例如：①授權公告號CN 2213691Y，實 用新型，名稱：碘鹽防偽袋；②授權公告號CN 2408059,實用新型，名稱：一種加碘鹽防偽包 裝袋；③授權公告號CN 2552854Y，實用新型，名稱：食用加碘鹽防偽包裝袋；④發明專利申 請號CN 200810016065X，一種變色防偽材料及其制作。前3件專利在產品包裝袋中帶有溶 液試劑小袋，溶液試劑在儲運過程中容器有破損而失效的可能。最后一件專利利用唾液使 碘-淀粉絡合物由"藍色"變為"無色"，該方案不夠衛生，且需對淀粉進行改性。事實上即 便不對淀粉改性也可以用堿性溶液（如純堿或小蘇打溶液等）推動碘的歧化反應，很容易 使碘-淀粉絡合物從"藍色"變為"無色"。由于上述化學反應都需在水溶液中進行，因此在 室溫下將水這一反應介質固態化是一個關鍵問題。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種基于化學反應變色的防偽結構，本 發明引入了反應介質子組合物B(以下簡稱B)，將室溫下的液態水固態化成為鹽的結晶水 的技術方案，提出了一種基于化學反應變色原理、溫度低于B的熔點時不存在水溶液相的 防偽造標識結構，當加熱該結構使其溫度達到或高于B的熔點時，B的熔體同識別涂層中的 化學反應變色物質A(以下簡稱A)發生化學反應，使涂在涂層基底上的識別涂層的文字、數 碼或圖案顯示或變色。
[0006] 本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
[0007] -種基于化學反應變色的防偽結構，包括透明密閉的外殼和位于其內部的多層結 構，所述多層結構包括識別涂層、基底層和鋪墊層；
[0008] 所述識別涂層由一種或幾種遇水會發生化學反應變色的物質A和成膜劑組成，所 述A和所述成膜劑的溶液混合后涂覆于所述基底層表面并烘干得到所需形狀的標識；
[0009] 所述鋪墊層包括反應介質子組合物B，所述B的熔體的pH值為I. 0~13. 5,所述B 包括含結晶水的無機鹽H，所述H的熔點為32~75°C，且在溫度低于所述熔點時所述H的 結晶水處于穩定狀態；
[0010] 在低于所述熔點溫度時，所述A對所述B不變色。
[0011] 本方案中的多層結構自上而下依次為識別涂層、基底層和鋪墊層，也可在鋪墊層 下方再依次設置一層基底層和識別涂層，按所需形狀將識別涂層涂覆于基底層表面，識別 涂層的涂覆形狀可以為文字、數碼或圖案等。
[0012] B中只要有少量的H和C存在，即可保證在H的熔點溫度以下，B中不出現水溶 液相；H與C的質量比可根據H是否易在室溫下潮解來調節，如果H易潮解，取小比值為 宜；如果H不易潮解，則以取大比值為宜；如果H不潮解，可免除C。由于H決定了 B的 熔點和熔體的PH值，故B的熔點范圍為33°C ±1°C~74°C ±1°C，B的熔體pH值范圍為 I. 5±0. 5-13. 0±0. 5A的上述性質可保證在溫度低于熔點時體系中不發生變色化學反應， 而當溫度達到或高于B的熔點時，A和B的熔體發生反應。這種由化學反應導致識別圖層 的文字、數碼或圖案顯示或變色的過程是不可逆轉的，因此這種防偽標識不能再次使用。
[0013] 進一步，所述A和所述D的質量比為I :100~2 :1，所述D溶液的濃度為0.0 lg/ mL ~0· 30g/mL〇
[0014] 進一步，所述D溶液為其水溶液或醇水混合溶液，所述D為聚乙烯醇或聚乙烯吡咯 烷酮。
[0015] 在上述方案中，所述B還包括水溶液相消除劑C，所述C為所述H失去部分或全部 結晶水后的無機鹽L或硅膠，所述C的加入不影響所述H的熔點；所述B中所述H和所述C 的質量比為1000 :1~10 :1。
[0016] 在上述方案中，所述基底層為紙或布，所述識別涂層涂覆于所述基底層表面后整 體厚度為10~23 μ m。
[0017] 在上述方案中，所述B的粒度為100目以下；所述鋪墊層為片狀、厚度為30~ 80 μ m〇
[0018] 在上述方案中，所述鋪墊層為B的粉料直接壓片。
[0019] 在上述方案中，所述鋪墊層還包括支撐材料F，所述F為具有惰性的多孔薄片，所 述B的粉料與所述F -起壓片或將所述B熔化后澆鑄于所述F上。
[0020] 其中，F可以為篩網、具孔的布等；鋪墊層的作用在于B熔化后滲過基底層后與識 別涂層反應，顯示出識別涂層涂覆的形狀標識；對于含有兩層的基底層和識別涂層，則正、 背面同時顯示形狀標識。
[0021] 在上述方案中，所述A為甲基紅、甲基橙、百里酚藍、溴甲酚綠、溴百里酚藍、酚紅、 酚酞、百里酚酞或氯酚紅；
[0022] 或 PVPI ;
[0023] 或碘與可溶性淀粉的混合物，或碘鹽、碘酸鹽和可溶性淀粉（或淀粉）的混合物；
[0024] 或二價銅鹽、鎳鹽、鎘鹽或鉛鹽。
[0025] 在上述方案中，所述H為 Na2CO3 · IOH2O、Na3PO4 · 12H20、Na2HPO4 · 12H20、 NaH2PO4 · 2H20、KF · 2H20、Na2S2O3 · 5H20、Na2S · 9H20、Na2SO4 · IOH2O 或 NaHSO4 · H2O。
[0026] 在上述方案中，所述外殼耐內外壓差0. 03MPa，所述外殼材質為聚丙烯、聚乙烯、聚 酯或聚氯乙烯，所述外殼分為上罩和下底，所述上罩和下底通過膠粘合或熔化結合。
[0027] 本方案的化學反應變色可以是由酸堿中和反應、絡合反應、沉淀反應、氧化還原反 應或其他化學反應引起的變色反應。
[0028] 本發明的有益效果是：1)本發明提供的是一種基于化學反應變色的防偽結構，由 于變色的化學反應不可逆轉，因此這種防偽標識只能一次性使用，防止造假者回收利用； 2)可以利用的變色化學反應很多，包括酸堿中和反應、絡合反應、沉淀反應和氧化還原反應 等；3)防偽結構可以在正反兩面設計不同的圖案；4)化學反應所需的水被"固化"，便于保 存和運輸。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于 此。
[0030] 說明：本發明中遇水會發生化學反應變色的物質簡稱為A，具體的每種物質用4、 A2……A1表示，反應介質子組合物簡稱為B，水溶液相消除劑簡稱為C，成膜劑簡稱為D，支撐 材料簡稱為F，含結晶水的無機鹽簡稱為H。
[0031] 本發明不在反應的本身，而在于將水溶液中已知化學反應變色體系分組成A、B兩 個子組合物；B將室溫下的液態水固態化為H的結晶水。因為這類反應太多，下面就酸堿反 應體系中的A的典型例子列于表1，B的典型例子列出于表2,表3列出其他反應中A和B的 典型例子。本發明還涉及其他未在表1中列出的A、其他未在表2中列出的B和其他未在表 3中列出的其他反應的A和B。
[0032] 表1酸堿反應體系中A的典型例子
[0033]
[0034] 表2 B的典型例子
[0036] 表3其他反應的典型例子
[0037]
[0038] 以下為本發明所述的一種基于化學反應變色的防偽結構的【具體實施方式】。
[0039] 實施例1
[0040] 采用酸堿中和反應引起的變色防偽結構。
[0041] 外殼材料為聚丙烯，外殼上罩無色透明，外殼下底深色不透明，上罩和下底在常壓 下熔化粘合。
[0042] 內部為三層結構，由上至下依次為：
[0043] 識別涂層：A =酚紅；D = PVP ;溶劑=水-乙醇混合液（體積比30 :70) ;D/溶劑 =lg/100mL ;A/ 溶劑=0· lg/100mL ;A 與 D 質量比=1/10 ;厚度=0 μπι。
[0044] 基底層：白紙，厚度=10 μπι。
[0045] 鋪墊層：B = Na2CO3 · IOH2ONa2CO3 (質量比為 100:1) ;mp = 33 °C ;ρΗ = 13 ;Β 過 100目；F =篩網，厚度=50 μ m;將