稀土铕水性荧光防伪油墨的制备与性能研究

胡力萌+张治国

目前荧光防伪油墨常用的荧光剂是有机荧光染料和稀土荧光染料两种，前者发射的荧光为宽带谱，色纯度低、稳定性差，后者则具有发光强度高、发射光谱窄、荧光效率高、稳定性好、环保等优点，被越来越多地应用于荧光防伪油墨的制备中。当下，绿色环保印刷是大势所趋，因此开发基于稀土荧光染料的水性荧光防伪油墨具有重要的市场价值。在此，本文将介绍稀土铕水性荧光防伪油墨的制备方法，并对其性能进行研究。

油墨的制备

1.稀土铕荧光颜料的制备

（1） EuCl3水溶液的制备

将三氧化二铕（Eu2O3）加入到浓度为2.0～3.0mol/L的稀盐酸中（加入量为每 2～3L稀盐酸中加入350g的Eu2O3），然后进行搅拌，待溶液由浑浊变成透明液体时，加入弱碱，使溶液的pH值为6.5～7.0，这样就制得了 EuCl3水溶液。

（2）Eu（BA）（TTA）2Phen四元配合物稀土铕荧光颜料的制备

将制得的EuCl3水溶液与甲基苯骈三氮唑（TTA）按照物质的量比为1∶2进行混合，然后滴入与EuCl3等物质的量的邻菲咯啉（Phen）和苯甲酸（BA），并用孔径大小为30～50μm的中速工业滤纸进行过滤，将过滤得到的固体物质用 25～35℃的温水进行洗涤，然后在50～60℃的温度下恒温干燥 24 小时，制得四元配合物稀土铕荧光颜料Eu（BA）（TTA）2Phen。

2. 稀土铕水性荧光防伪油墨的配制

稀土铕水性荧光防伪油墨由4部分组成，分别是连结料、着色剂、溶剂以及助剂。树脂液是连结料的主要成分，具有一定的黏度，用来分散颜料；着色剂即荧光颜料，其是表现油墨颜色的主要原料；溶剂一般选用水和适量乙醇，用来调节油墨黏度，控制干燥速度；助剂能够调节油墨性能，赋予油墨消泡、耐磨等性能。

本实验中，以配置的稀土铕荧光颜料为原料，按图1所示油墨制备步骤及表1所示油墨配方设计，可制得稀土铕水性荧光防伪油墨，其外观为浅乳白色黏稠液体。

油墨性能研究

1.荧光性能

将稀土铕水性荧光防伪油墨的印刷测试样条放在可见光下观察，呈现无色状态，放在紫外灯下观察，其发出明显的红色荧光。用荧光分光光度计测定其荧光性能，如图2所示，在595nm、614nm、651nm、696nm显示出铕的特征发射峰，分别对应于Eu（III）离子的5D0→7FJ（J=1～4）跃迁，其中以5D0→7F2 （614nm）锐线发射为最强，其他峰均较弱，而5D0→7F0相对更弱，难以观察。这也表明稀土铕水性荧光防伪油墨的发射光谱窄、色纯度高、荧光效率高，因此具有良好的紫外光致变色防伪性能。

2.印刷性能

（1）流动度

流动度不仅影响着水性荧光防伪油墨的传递性能，对油墨在承印物上的呈色效果也有很大的影响。流动度过大，会使油墨向外铺展严重，导致网点增大，画面层次、清晰度等降低；流动度过小，则会导致油墨下墨困难，无法向承印物提供连续均匀的墨量。

（2）细度

细度是指油墨中的颜料、填料等粉状物质被研细分散在连结料中的程度。细度是油墨的一项重要质量指标，且与印刷品的质量关系密切。油墨颗粒太粗，会导致很多印刷故障，如堆版、糊版等。一般情况下，印刷加网线数越高，对油墨细度的要求也就越高。水性荧光防伪油墨的生产成本较高，且都应用在比较重要的场合，因此对其细度的要求就更高。

（3）耐性

油墨的耐性测试包括耐热、耐光、耐乙醇三项。油墨的耐热性主要由颜料的性质决定，有的颜料不耐热，在高温的作用下其结构会发生变化，以致产生变色现象。耐热性差，对包装产品墨色质量的影响特别明显，尤其是外包装的纸箱产品，温度高时容易出现变色、褪色、黏联现象。油墨在光线的作用下，其色光相对变动的性能称为油墨的耐光性。由于许多印刷品要长时间暴晒在日光下，所以油墨的耐光性能对保持印刷品的稳定性很重要。耐光性好的油墨印出来的产品色泽鲜艳，富有立体感，并可长期保存，而耐光性差的油墨印出的产品墨色容易产生褪色和变色现象。耐醇性较强的油墨，印出的产品墨色鲜艳，版面层次分明、网点清晰，这也是包装产品的基本要求。

按照国标GB/T 17001.1-2011《防伪油墨 第一部分：紫外激发荧光防伪油墨》中规定的油墨测定方法，对自制稀土铕水性荧光防伪油墨的上述性能进行测量，测量结果如表2所示，显示该油墨符合国标对荧光防伪油墨印刷性能的要求。