核壳结构聚合物激光标记添加剂的设计与制备

Laser marking additive is a core technology in the field of polymer laser marking. This project intends to investigate the design and preparation theory of the laser marking additive based on local controlled discoloration for polymers from the micro-structure perspective. The core-shell structure of this new additive is proposed, whose principle is the laser discoloration (charring) locally controlled in the additive itself. Therefore, it will be general to various polymers, so as to solve the problem of the current laser marking additive. The research contents of this project contain verifying the universality of the theory of core-shell structure, selective designing laser absorbers and laser-carbonized polymers, and exploring the new preparation principle. The emphasis of our study is the preparation theory and method to ensure the uniform distribution, structure stability, and the controllable shell thickness of the additive particle size. We focus on realizing the in situ and efficient preparation of core-shell laser marking additive using the new principle. This project is to start from a basic science problem, to solve practical problems of polymer laser marking. It is expected to provide a theoretical basis and the foundation for various polymer materials to obtain a high efficient laser marking in applications.

激光标记添加剂是聚合物激光标记领域中的核心技术。本项目拟从微观结构出发，研究基于局部色变原理的聚合物激光标记添加剂设计和制备理论。项目中我们提出将添加剂设计为核壳复合结构的思路，其原理是将激光色变炭化局部控制在添加剂自身，因此它可以通用于各种聚合物材料，从而解决目前激光标记添加剂不能通用的问题。本项目研究内容包括检验核壳复合结构的理论设计的普适性，选择设计激光吸收剂及激光炭化聚合物，探索新的制备原理和理论。重点研究能够使添加剂粒径分布均一，结构稳定，“壳”厚均匀可控的制备原理和方法。专注于利用新原理实现核壳结构激光标记添加剂的高效原位制备。本项目是从基础科学问题入手，解决聚合物激光标记的实际问题，为各种聚合物材料的高效率激光标记应用提供理论依据和基础。

激光标记是指高能激光束在材料表面打上永久标记的技术，是一种重要的材料二次加工手段。对于聚合物激光标记来说，激光标记添加剂是关键技术核心。然而，传统的聚合物激光标记添加剂存在添加量较高，价格昂贵，通用性差等一系列问题，且完全依赖进口。.为了解决上述问题，本项目从微观结构出发，提出将聚合物激光标记添加剂设计为核壳复合结构的思路，建立了基于局部色变原理的激光标记添加剂设计和制备理论。项目成功设计和制备出了适用于聚合物的，具有核壳复合结构的，且能够在所有聚合物材料中通用的激光标记添加剂，解决了传统进口添加剂通用性差的问题；同时形成了自有知识产权的高性能核壳复合结构激光标记添加剂设计和制备理论。.项目成功建立了快速量化评价激光吸收剂光吸收效率和量化评价聚合物高温残余炭化度的方法。进行了大量的激光吸收剂搜寻工作，找到了一些以前不被学术界和工业界认知的新型高效激光吸收剂，获得了很多有意义的结果。进行了大量的易激光高温炭化的聚合物搜寻工作，确定了很多在激光下易于炭化的聚合物品种，突破了传统的认知。.项目形成了自有知识产权的利用加工新原理制备核壳复合结构激光标记添加剂的具体技术方案，在核壳复合结构添加剂的制备原理上有了突破。利用本项目建立新原理所制备的核壳复合结构激光标记添加剂在各种聚合物中都表现出很好的激光标记效果，均能在激光下形成肉眼可辩的清晰黑色或灰色文字标记，完全达到了预期目的。本项目确定的制备原理及高效激光标记添加剂已进行了工业化生产探索，用普通的聚合物共混加工设备就可以进行，而且不涉及任何有毒、有害物质(如溶剂)，非常易于连续制备。.本项目是从基础科学问题入手，解决聚合物激光标记的实际问题，为各种聚合物材料的高效率激光标记应用提供理论依据和基础。目前项目成果已成功进行转化，推出了多个国产产品牌号，打破国外产品和技术垄断。