防伪用全息塑料及其加工技术

研究背景

假冒伪造已成为社会的三大公害之一，防伪是遏制假冒伪造，保障国家安全、社会稳定和人民生命健康的必然选择。激光全息防伪技术是当前的主流防伪技术之一，全息记录材料是实施的关键。然而，目前广泛应用的模压全息塑料存在脆性大、玻璃化温度低等不足，耐热性、耐磨性不理想难以满足国家证照和金融证卡等高端防伪需求。因此急需开发高性能的耐热、抗磨损模压全息塑料。另一方面，光聚合全息塑料具有裸眼三维显示立体感强、一步成型工艺简单、技术先进难以伪造等优点，在高端防伪领域应用前景广阔。但光聚合全息塑料及其加工技术均被发达国家垄断，倒逼我们自主研发。

模压全息塑料的增强改性与应用

模压全息技术是经过全息光刻和电镀过程制作全息镍版，然后利用模压工艺将浮雕光栅结构转移至PET基膜表面的全息塑料中。一般地，模压全息塑料大多是热塑性丙烯酸树脂，其脆性大、$T_g$偏低限制了模压全息塑料在高端防伪领域的应用。研究团队利用塑料增强技术提升模压全息塑料的耐热性和抗磨损性能，同时采用纳米分散技术克服模压全息塑料复合后光学性能劣化的问题，研发出高耐热、抗磨损全息塑料，应用于国家证照的高端防伪。


国家证照防伪用模压全息塑料

光聚合全息塑料及其加工技术

光聚合全息塑料是全息防伪、3D地图、高密度数据存储等高新技术领域的关键材料。研究团队基于相干激光聚合诱导相分离原理，构建了光聚合全息塑料的光引发剂、光聚合材料、全息工艺、全息加工装备的完整创新链条，为高端防伪用全息塑料设计及其加工提供前沿技术，设计制造了我国首台全息打印机。


自主研发的全息打印机及其打印的光聚合全息塑料

解决的主要问题

在模压全息塑料方面

  • 提高了模压全息塑料耐热性能；
  • 提高了模压全息塑料耐磨性能；
  • 解决了模压全息塑料高速分切过程的粘版难题。

在光聚合全息塑料方面

  • 基于“光引发阻聚剂 (photoinitibitor)”，解决了光聚合全息塑料聚合反应速率与扩散速率难以平衡的难题；
  • 基于自由基逐步聚合新体系，解决了光聚合全息塑料高黏度有序相分离 的难题；
  • 基于全息元 (hogel) 技术，解决了光聚合全息塑料高性能化与高效加工的难题。

主要成果及工程化情况

专利技术

  1. 一种模压激光全息记录材料及制备方法(ZL201611072261.X)
  2. 一种激光模压烫印全息记录材料乳液及其制备与应用(ZL201710385620.5)
  3. 基于全息聚合物分散液晶光栅的彩色三维全息图的制备方法(ZL201110210614.9)
  4. 一种具有多重防伪效果的防伪薄膜及其制备方法(ZL201210321168.3)
  5. 一种全息记录材料、全息记录底板及其应用(ZL201410284538.X)
  6. 一种具有双重图像功能的复合材料、其制备方法和应用(ZL201711445050.0)
  7. 一种双重图像存储材料、其制备方法和应用(ZL201810503543.3)
  8. 一种光响应复合材料、其制备方法和应用(ZL201910646459.1)
  9. 一种全息记录介质、其制备方法和应用(ZL202010463603.0)
  10. 一种基于二芳基乙烯的多重图像存储材料、其制备和应用(ZL202111348890.1）
  11. Visible light photoinitiating system for preparing high diffraction efficiency hologram optical polymer material (US9753431B2)
  12. Dual image storage materials as well as preparation method and application thereof (US11009829B2)
  13. Directly printable image recording material and preparation method thereof (US11222662B2)

工程应用

模压全息塑料在武汉华工图像技术开发有限公司实现工程化，应用于国家外交签证、2008年北京奥运会证件等证照、税务、世博会门票等高端防伪，为公安部、外交部、中国银联、中国烟草、恒大集团等提供防伪解决方案和产品。

已制造真彩色光聚合全息塑料，在新一代护照和钞票防伪方面具有独特优势。

市场应用

为国家证卡、证照、金融、烟酒、医药、日化等26个行业提供防伪产品，成为国家海关总署防伪标识的唯一来源，中盐总公司、国家烟草专卖局、卫健委和公安部防伪标识指定产品，出口加、俄、意等17个国家和地区。