具有选择反射和荧光性能的双机制防伪液晶的应用研究

莫晨曦，李安明，崔媛媛，朱孝吉，高饶饶，姜传栋，么 冰

（徐州工程学院 材料与化学工程学院，江苏 徐州 221018）

目前，采暖设备的防伪多采用企业Logo和二维码等，防伪力度低，而且无法提示温度，容易出现老人和孩童被烫伤的情况。因此，亟需一种能够感知高温的动态防伪材料。常用的温感动态防伪材料是液晶变色材料，可以通过色彩的动态变化展现温度的变化。但是，已经商业化的温感液晶变色材料存在以下缺点：变色温区窄，通常在80 ℃以上就失去变色防伪功能；只能在明场条件下使用，暗场下无法观测。综上所述，本研究构筑一种手性荧光液晶低聚物，以拓宽变色温区，实现宽温区动态变色防伪。其分子结构中既有手性液晶的螺旋结构，又有荧光发色团的结构，实现明暗场双机制防伪。

1 实验

1.1 制备过程

将手性液晶烯丙氧基苯甲酸胆甾醇酯、十一烯酸苾甲醇酯、3,4-二氟苯基双环己基丁烯、聚甲基含氢硅氧烷PMHS按照一定的物质的量比溶于四氢呋喃中，转移至三口烧瓶中后，以六氯合铂酸作为催化剂，60 ℃恒温反应 48 h。经分离提纯烘干后，涂覆成膜，考察选择反射和光致发光的性质。

1.2 使用设备

X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）仪，偏光显微镜（日本奥林巴斯），光纤光谱仪。

2 结果与讨论

2.1 结构表征

采用XRD对本产品的手性液晶螺旋结构进行表征。研究结果表明：本产品在2θ=17.3°附近有宽的弥散峰，如图1所示；偏光分析结果如图2所示。本产品在升温和降温的过程中均展现手性液晶典型的Grandjean液晶织构，结合XRD和偏光分析，本产品为典型的手性液晶材料，具有手性液晶的螺旋结构。荧光发射光谱（见图3）表明：本产品结构中含有荧光发色团，最大发射波长在395 nm附近，表明其荧光色彩为蓝色。

图1 XRD谱

图2 偏光照片

图3 荧光发射光谱

2.2 荧光性能分析

在暗场与紫外光激发下，本产品能够发射高强蓝色荧光，且荧光强度可由温度进行可逆调控，随温度的升高呈现单调降低的趋势。由于光激发电子的带隙跃迁行为对温度的敏感性，可以通过温度动态控制手性荧光液晶的荧光发射行为。采用配备Linkam THMSE-600加热台的紫外可见光纤光谱仪，跟踪不同温度下手性荧光液晶的荧光发射光谱。在340 nm紫外光激发下，可明显观察到：手性荧光液晶的荧光发射强度随着温度的升高呈现单调下降趋势，这种现象与理论描述荧光强度与温度关系的热激活函数一致。

2.3 选择反射性能分析

手性液晶的螺旋结构赋予其独特的布拉格选择反射的特性。本产品涂覆成膜后可以观察到布拉格选择反射。在明场条件下，当观察的视线与手性荧光液晶防伪膜平面的角度由90°向30°逐渐转变时，手性液晶防伪膜选择反射的色彩由红色逐渐转变为绿色，并且具有可逆性和可重复性。

3 结语

在明场条件下，随着观察角度的变化，手性液晶防伪膜选择反射的色彩由红色逐渐转变为绿色，暗场及紫外光激发可发射蓝色荧光，集明、暗场的三基色双重防伪机制于一体，具有可逆性、可重复性，使其无法用任何高清晰度的扫描仪、彩色复印机及其他设备复制，是一种高安全性和高可靠性的先进防伪材料。