一种相变胶囊型可编码热伪装件及其制备方法

1.本发明属于有机化合物合成技术领域，具体涉及到一种相变胶囊型可编码热伪装件及其制备方法。


背景技术：

2.随着现代商业的快速发展，货物流通速度飞速增长，然而一些假冒伪劣产品的混入对于个人和社会而言都是一种巨大的威胁，社会上打假的呼声也是逐渐升高。假冒伪劣产品可以渗入到各类物品中去，因而在商品流通、图书管理、文件保护等许多领域都需要进行防伪。防伪技术本身的特点就是难以被复制且易于检验，目前，光学防伪技术在生产和生活中扮演了重要角色，其类型包括荧光纤维、防伪油墨、防伪印泥、防伪全息技术、激光卡等。但目前现存的防伪标识包括肉眼可识别的水印、全息投影等以及后续发展起来的各种光子晶体、量子点等外界激励响应防伪技术都是静态的单一图形，很容易被模仿复制，安全性和防伪功能还不够全面，所以研究出更加有效的具有更强防伪功能的技术是目前我们所面临的一大挑战。
3.红外防伪技术通过红外线照射下可发出可见光的红外油墨来制作出防伪标识，被广泛应用到各种领域，其在普通环境下可将信息进行隐藏，只有利用红外接收装置才能读取到隐藏的信息，但这种技术仍然只能实现单一图形的隐藏来进行防伪，无法识别到动态的防伪标识，其局限性依旧存在。


技术实现要素：

4.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
5.鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
6.本发明的其中一个目的是提供一种相变胶囊型可编码热伪装件，将具有良好潜热特性的相变材料封装在壳内，并依靠液滴阵列技术充分利用固液相变胶囊的可排列特征将其引入薄膜成膜体系实现了固液相变胶囊型的可编码热防伪膜的简单高效可控自动制备，使得防伪图案可进行自由编码并能够实现标识动态防伪技术。
7.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种相变胶囊型可编码热伪装件，包括，
8.包封膜；以及，
9.防伪单元，所述防伪单元由所述包封膜包封；
10.其中，所述防伪单元由普通微胶囊和相变微胶囊构成，所述相变微胶囊具有在相变温度下与所述普通微胶囊形成显著差异而组合成可读取的信息。
11.作为本发明相变胶囊型可编码热伪装件的一种优选方案，其中：所述相变微胶囊由多种不同相变温度的微胶囊构成，相同相变温度的微胶囊能够独立组合或与其他相变温
度的微胶囊合作组合成所述可读取的信息。
12.作为本发明相变胶囊型可编码热伪装件的一种优选方案，其中：所述防伪单元由所述普通微胶囊和所述相变微胶囊规则排布构成，所述规则排布包括矩形阵列或环形阵列。
13.作为本发明相变胶囊型可编码热伪装件的一种优选方案，其中：所述防伪单元为多个，多个所述防伪单元在所述包封膜内部形成的二维平面或三维空间内排布。
14.作为本发明相变胶囊型可编码热伪装件的一种优选方案，其中：所述相变微胶囊包括壳体以及封装于所述壳体内的相变材料；
15.所述普通微胶囊具有与所述相变材料位于非相变温度时相同表观的表层和/或内层。
16.作为本发明相变胶囊型可编码热伪装件的一种优选方案，其中：所述壳体为固化的海藻酸钙材料，所述相变材料为固液相变材料。
17.本发明的另一个目的是提供如上述所述的相变胶囊型可编码热伪装件的制备方法，包括，
18.根据编码信息将普通微胶囊和相变微胶囊排布，构成防伪单元；
19.在模具内成型包封所述防伪单元的包封膜。
20.作为本发明相变胶囊型可编码热伪装件的制备方法的一种优选方案，其中：所述在模具内成型包封所述防伪单元的包封膜，具体包括，
21.将完全混合的基液与固化剂加入模具内，固化形成底面具有2～3mm薄膜的模具；
22.将防伪单元置于模具内；
23.向模具内加入完全混合的基液与固化剂，使其完全覆盖防伪单元上表面，并固化成型；
24.脱模处理，形成相变胶囊型可编码热防伪膜。
25.作为本发明相变胶囊型可编码热伪装件的制备方法的一种优选方案，其中：所述将防伪单元置于模具内，利用承载有普通微胶囊和相变微胶囊的自动打印设备，根据编码信息向模具内一次性打印形成。
26.作为本发明相变胶囊型可编码热伪装件的制备方法的一种优选方案，其中：所述自动打印设备包括自动打印喷头和胶囊库，所述胶囊库中存储有所述普通微胶囊和所述相变微胶囊，通过胶囊注射泵将微胶囊注射到胶囊输送管路中，所述输送管路根据编码信息将普通微胶囊和相变微胶囊储存在自动打印喷头的相应位置内。
27.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
28.本发明利用相变材料相变温度点不同这一特性，实现了动态热防伪技术，使得防伪标识能够随温度变化而改变，防伪功能更加强大有效。本发明依靠固液相变胶囊对相变材料的有效封装，拥有十分灵活的可排列性，可根据需要利用液滴阵列技术进行自由排布，操作空间大且应用范围更加广泛。本发明通过计算机进行信息输入及图案输出，并将自动打印喷头通道与胶囊库相连接，可实现自动化操作，制备过程可控。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用
的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
30.图1为本发明实施例1的热伪装件的伪装、显示示意图；
31.图2为本发明微胶囊的结构示意图；
32.图3为本发明实施例2的热伪装件的伪装、显示示意图；
33.图4为本发明实施例3的热伪装件的伪装、显示示意图；
34.图5为本发明实施例3中包封膜成型的结构示意图；
35.图6为本发明实施例4中相变微胶囊的成型设备示意图；
36.图7为本发明实施例4的热伪装件的实物照片；
37.图8为本发明实施例5的热伪装件的加热过程的红外热像仪图；
38.图9为本发明实施例6的热伪装件的加热过程的红外热像仪图；
39.图10为本发明实施例6的热伪装件的一种排列形式；
40.图11为本发明实施例6的热伪装件的另一种排列形式；
41.图12为本发明实施例7中自动打印喷头的结构示意图；
42.图13为图12的a处放大及排料机构的动作示意图；
43.图14为本发明实施例8的热伪装件的示意图；
44.图15为本发明实施例9的自动打印设备的示意图。
具体实施方式
45.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
46.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
47.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
48.实施例1
49.参照图1，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种相变胶囊型可编码热伪装件，包括包封膜100和防伪单元200，防伪单元200由包封膜100包封，包封膜100能够使内部的防伪单元200位置固定而不发生变化。
50.其中，防伪单元200由普通微胶囊201和相变微胶囊202构成，普通微胶囊201和相变微胶囊202的形状、尺寸均不固定，但如图1所示，本实施例的相变微胶囊202按照预定的信息(组合形成数字“25”)排布，普通微胶囊201则在其周围随机排布，总体形成类似圆形的防伪单元200，在初始状态时，肉眼并不能分辨普通微胶囊201和相变微胶囊202的区别；但在相变微胶囊202的相变温度下，相变微胶囊202发生变化而普通微胶囊201未发生任何变化，相变微胶囊202与普通微胶囊201形成显著差异，此时，即可识别由相变微胶囊202组合成的可读取信息，实现防伪的目的。
51.应说明的是，如图2所示，普通微胶囊201和相变微胶囊202均由壳体202a和芯材202b构成，壳体202a均呈透明状，普通微胶囊201的芯材202b为白色液体，相变微胶囊202的芯材202b(相变材料)在初始状态时为白色固体；因此，在初始状态下，肉眼能够观察到的均为白色球状物体。对热伪装件整体进行加热，至相变材料的相变温度后，相变微胶囊202内的相变材料发生固-液转变，呈透明液体状，而普通微胶囊201内的白色液体则无任何变化，此时，即可观察到由透明液体而形成的编码信息。
52.实施例2
53.参照图3，为本发明第二个实施例，该实施例提供了一种相变胶囊型可编码热伪装件，与实施例1的区别在于本实施例2的防伪单元200呈环形阵列，即普通微胶囊201和相变微胶囊202共同排列成环形阵列，普通微胶囊201和相变微胶囊202的形状、尺寸均相同，其中，相变微胶囊202则排列构成可读取信息，可以是文字信息，也可以是图案信息，例如图3所示的“雪花”图案。
54.由于普通微胶囊201和相变微胶囊202的形状、尺寸均相同，可以采用真空封装的包封膜100来固定普通微胶囊201和相变微胶囊202的位置。例如，包封膜100内具有容置腔，将防伪单元200置于容置腔内，再真空封装，防伪单元200受到包封膜100的挤压而被限制。
55.与上述实施例相比，本实施例2由于采用规则排列，更利于工业制造。
56.实施例3
57.参照图4，为本发明第三个实施例，与上述实施例的区别在于，本实施例3的防伪单元200呈矩形阵列，本实施例的包封膜100的封装方法采用如下所述方法。
58.如图5所示，在方形模具中加入固化液100a，固化液100a由一定量完全混合的基液和固化剂组成，抽真空0.5小时并在75℃烘箱中干燥3小时，在方形模具的底面形成薄膜101；
59.将按照所编排形状的普通微胶囊201和相变微胶囊202放入方形模具内，再向方形模具中加入完全混合的基液和固化剂使其完全覆盖普通微胶囊201和相变微胶囊202的上表面，抽真空0.5小时后，室温下干燥24小时，固化形成封装在普通微胶囊201和相变微胶囊202外侧的包封膜100。
60.本实施例采用的基液为聚二甲基硅氧烷(pdms)，含量为100g；固化剂为硅烷偶联剂，含量为10g。
61.实施例4
62.参照图7，为本发明第四个实施例，与上述实施例的区别在于，相变微胶囊202包括壳体202a以及封装于壳体202a内的相变材料202b，而普通微胶囊201具有与相变材料202b位于非相变温度时相同表观的表层和/或内层。
63.本实施例的相变材料202b采用rt25石蜡，壳体202a为海藻酸钙外壳；本实施例的普通微胶囊201和相变微胶囊202采用下述方法制备。
64.在支架401上同轴嵌套了内相管402和外相管403，构成微流控装置400，如图6所示，注射泵403分别将内、外相流体注入到内相管402和外相管403中，在出口处形成双乳液前驱体m，所生成的双乳液前驱体m掉入到收集皿404中，与其中的固化液405发生固化反应，形成核壳结构，即壳体202a以及封装于壳体202a内的相变材料202b，使得相变材料202b被封装，制得相变微胶囊202。通过匹配调节内、外相流量可控制生成的微胶囊芯材含量。
65.相变微胶囊202由协流式微流控方法制得，其尺寸为直径2～4mm。通过流量匹配调节可控制内核相变材料的含量，内核尺寸与流量满足公式di＝kqdi，其中k为常数，q为内相流量，di为内相管内径尺寸；外壳尺寸只与外相管内径尺寸有关，即满足公式do＝mdo，其中m为常数，do为外相管内径尺寸。内相流体流量调节区间为0～12ml/h，外相流体流量调节区间为5～20ml/h。
66.协流式微流控芯片的玻璃通道部分由外相管内部同轴嵌套一内相管组成，在内相管外径2.5mm，内径1.4mm时，所使用外相管外径4mm，内径3mm；内相管外径1.5mm，内径0.8mm时，所使用外相管外径3mm，内径2mm；内相管外径0.96mm，内径0.55mm时，所使用外相管外径2mm，内径1.2mm。使用5分钟环氧树脂胶将点胶针头与内、外相管连接并固定在载玻片上，同时保证连接处密封度好且内、外相管中心高度一致。
67.因此，采用rt25相变材料作为内相流体，采用3％质量分数的海藻酸钠水溶液作为外相流体，含5％质量分数的氯化钙水溶液作为收集溶液，利用微流控装置制得相变温度为25℃的相变微胶囊202，并调节流量使内相流量为零，制得不含相变材料的普通微胶囊201。所述固化过程为海藻酸钠遇到收集溶液中的氯化钙，钠离子被钙离子置换出来，形成海藻酸钙外壳，发生如下反应。
68.2c6h7o
6－
+ca
2+
＝(c6h7o6)2ca
↓
69.根据编排的信息，使得热防伪膜在25℃时显示“小船”图案，在其他温度点附近不显示图案，25℃时可编码热伪装膜实物图如图7所示。
70.实施例5
71.如实施例4中提到的方法制得相变温度分别为25℃和44℃的两种固液相变微胶囊。使得热防伪膜在25℃时显示数字“2”，在44℃时显示数字“5”。
72.在红外热像仪下观察热防伪膜加热过程的表面温度变化，先将热防伪膜从15℃环境中取出放在60℃加热板上，可以看到热防伪膜在开始阶段并无任何信息的显示，加热到25℃左右时可以观察到数字“2”，继续加热数字“2”消失，当温度达到44℃左右时观察到数字“5”，随后数字“5”也逐渐消失直到热防伪膜温度达到60℃，加热过程如图8所示。
73.实施例6
74.如实施例4中提到的方法，分别采用rt25、rt44相变材料作为内相流体制得相变温度分别为25℃相变微胶囊202-1和44℃相变微胶囊202-2。使得热防伪膜在25℃时显示字母“y”，在44℃时显示字母“z”。
75.在红外热像仪下观察热防伪膜加热过程的表面温度变化，先将热防伪膜从15℃环境中取出放在60℃加热板上，可以看到热防伪膜在开始阶段并无任何信息的显示，加热到25℃左右时可以观察到字母“y”，继续加热字母“y”消失，当温度达到44℃左右时观察到字母“z”，随后字母“z”也逐渐消失直到热防伪膜温度达到60℃，加热过程如图9所示。
76.本实施例的防伪单元200可以如图10所示，25℃相变微胶囊202-1、44℃相变微胶囊202-2以及普通微胶囊201在一个平面内排列。本实施例的防伪单元200也可以如图11所示，25℃相变微胶囊202-1与普通微胶囊201构成的防伪单元200以及44℃相变微胶囊202-2与普通微胶囊201构成的防伪单元200相互叠加，字母“y”和字母“z”显示于不同平面内。
77.实施例7
78.本实施例通过自动打印设备将普通微胶囊201和相变微胶囊202置入模具内。
4与外接管501a-5之间同样建立固定连接关系，而外接管501a-5与定管501a-1之间则形成提供动管501a-2移动的空间。此时，外壳501a-4、外接管501a-5、动管501a-2、定管501a-1形成围绕电磁线圈501a-3的电磁回路。
89.需要说明的是，定管501a-1和动管501a-2之间还设置有弹簧501a-6，弹簧501a-6设置于定管501a-1和动管501a-2内部的容纳腔内，同时弹簧501a-6套接于移动管501b外侧。弹簧501a-6的预紧力能够使动管501a-2与定管501a-1之间保持一定的间距，当电磁线圈501a-3通电后，动管501a-2向定管501a-1方向移动，从而带动移动管501b推动摆件501c-1绕转轴501c-2转动；当电磁线圈501a-3断电后，弹簧501a-6复位，使动管501a-2远离定管501a-1，带动移动管501b远离摆件501c-1，摆件501c-1在复位扭簧的作用下复位。
90.实施例8
91.如实施例4中提到的方法制得相变温度为25℃的固液相变微胶囊。在计算机中输入编码信息，使得热防伪膜在低于25℃时不显示图案，在温度达到25℃后显示出二维码图形。在红外热像仪下的热防伪膜加热过程表面温度变化示意图如图14所示。
92.实施例9
93.本实施例通过自动打印设备将普通微胶囊201和相变微胶囊202一次性打印入方形模具内。
94.如图15所示，本实施例的自动打印设备500包括自动打印喷头501和胶囊库502，胶囊库502中存储有各种相变温度点的不同芯材含量的普通微胶囊201和相变微胶囊202，通过胶囊注射泵503将微胶囊注射到胶囊输送管路504中，输送管路504根据编码信息将普通微胶囊201和相变微胶囊202储存在自动打印喷头501的不同位置上。
95.自动打印喷头501拥有多个通道p1，其每个通道p1都与胶囊库502相连接，根据计算机输出图案信息，可从胶囊库502中调取不同类型胶囊进入通道p1，一次性进行打印，多次重复实现胶囊层叠加，进而完成n个温度点的编码图案打印，使得所制备热防伪膜具有动态防伪功能。
96.本发明通过将相变材料封装制备成相变微胶囊并使其壳层固化可使相变材料易于运输和使用，且不易泄露，同时根据液滴阵列技术可对相变微胶囊进行自由排布，具有优越的可排列性，可根据要求自由排列组合成所需要的图形，为后续的应用创造了便利条件。因此结合相变材料所具有的良好潜热能力，利用自动化设备将封装后的含有不同含量和相变温度点的相变微胶囊嵌入到薄膜中去可实现不同信息的动态热编码，同时还可实现薄膜的热防伪功能，具有强大的信息储存能力和更加有效安全的防伪功能。
97.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同
而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
98.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
99.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
100.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。