南开化学百年贡献：紫外荧光防伪纤维在火车票防伪中的应用

“紫外荧光防伪纤维的研制以及在火车票防伪中的应用”是1999—2001年间南开大学承担的面向国家急迫需求的研发项目。

近百年来，假冒伪劣一直是个严重的全球性经济、社会问题。据保守估算，每年假冒产品给世界造成的经济损失超过2万亿美元，各种伪造票据、信用卡所带来的经济损失也高达数百亿美元。因此，防伪是维护一个国家经济、社会秩序正常运行的重要工作。火车票、发票等票证的防伪在20年前的中国具有重大现实意义。

1997年，中国使用了近50年的“纸板火车票”被粉色的打印版“软纸火车票”取代，售票时间从原来的每张96秒缩短至3～5秒。当时，新版火车票被伪造的现象依然存在，尤其是春节期间，火车票造假案件频发，这在一定程度上扰乱了春运的正常秩序。因此，从政府管理层面看，迫切需要解决软纸火车票的防伪问题。

传统防伪技术包括防伪油墨技术、版纹与水印技术、激光全息技术、金属线防伪等。这些技术中有的防伪力度不够高，防伪技术被破解的现象时有发生；有的虽然防伪力度还可以，但不太适合软纸火车票的制造与应用环境，因此必须为新版火车票开发一种具有高防伪力度、适合车票制造与应用环境的新防伪技术。

紫外荧光防伪纤维纸是一种将特制的紫外荧光纤维毛嵌入纸基而形成的特种防伪纸。从技术难度和生产难度看，该防伪纸集合了防伪纤维和特种纸张研发、生产的所有难点，伪造者想要仿造防伪纤维或嵌入了防伪纤维的防伪纸都会遭遇很难逾越的技术屏障和生产条件障碍。因此，防伪纤维或含防伪纤维的防伪纸比传统防伪产品具有更强的防伪力度。在国外，紫外荧光防伪纤维纸已被多个大国的中央银行指定为造币专用纸。然而，紫外荧光防伪纤维技术在我国一直是个空白。

1999年6月，受铁道部委托，南开成立了专门的研究组，研发用于制造火车票专用防伪纸的关键原料——紫外荧光防伪纤维。

防伪纤维产品的研发任务是应对国家的急迫需求，要求在1.5～2年内完成实验室研究、放大和产业化。这在当下看都几乎是不可能的事，在20年前更是一项艰巨的挑战。

第一，在国外，紫外荧光防伪纤维是中央银行专用于纸币制造的高技术防伪材料，其生产技术属于国家机密并限制出口，研究组几乎找不到有价值的参考资料，而且还缺乏合适的研发硬件条件，研发者必须在资源十分有限的条件下开展卓有成效的工作才可能完成任务。

第二，从防伪纤维产品的技术要求看，研究组必须确保所研发的紫外荧光纤维同时满足以下各项特征：有合适的细度和长径比；纤维上负载的荧光物质必须有很好的耐光性、耐水性、耐热性以及耐常见溶剂性能；很容易在纸基质中均匀、离散分布；能承受火车票专用纸的抄造工艺的各种考验；对人体无毒无害。假如研发产品不能满足以上任何一项要求都不可能实现产业化。

第三，从防伪纤维的产业化实施看，需要研究者在开展实验室研究的同时考虑实验室技术产业化：生产设备的选型、生产过程的控制、生产成本的控制、生产产能的实现、产品标准的制定、品质的控制等等，否则不可能在那么短的时间内完成研发任务。

第四，从可选的技术路线看，熔融喷丝法制造荧光防伪纤维需在300℃左右的高温下进行，荧光物质的荧光性能容易被高温的环境所劣化，荧光物质的高温分解产物又会进一步损害纤维的强力、弹性等力学性能，所以熔喷法很难得到荧光和力学性能兼备的荧光纤维长丝。荧光分子渗透法是另外一种可探索的方案，但由于现有的荧光物质很难在常规纤维上结合，当时国内无论是学术界还是产业界都没有成功研制出各方面性能都良好的荧光纤维的实例。

由于研发任务时间急迫，责任重大，这就要求研究者不能像常规实验室研究那样按部就班地做，必须采取超常规的手段，开拓创新，极速推进，以确保实验室快出成果，并确保“实验室成果即可产业化成果”，把不可能的事变成可能。(www.xing528.com)

在研究者不懈努力下，于2000年4月完成了实验室研究，10月实现试生产并获得铁道部认可，开始试用于火车票纸的制造，2001年2月实现了防伪纤维在火车票中的全面应用，历时仅20个月。

该项目对多种荧光物质分子进行了创新设计，使它们具有更好的荧光稳定性，以及与纤维基质有更好的相容性；该项目还开发了创新的复合溶剂渗透法制造工艺，实现了多种荧光分子在纤维内的超量载入。所研发的防伪纤维在特定波长的紫外光激发下可发射强烈的可见荧光，例如红色、黄色、蓝色荧光等，荧光稳定性优异，能经受火车票纸制造和应用过程的各种考验。该项技术成果获得中国发明专利一项。

新发明的制造技术解决了常规纤维难于渗染紫外荧光防伪分子的难题，使该项目以超乎寻常的速度完成了实验室研究、放大和产业化开发，在南开大学校产企业建立了规模化生产车间，实现了紫外荧光纤维的多品种、高质量、低成本的产业化生产，为国家重要的社会、经济领域提供了具有很高防伪力度的防伪技术产品。

依托该项技术发明，有关企业已累计生产各种防伪纤维约20250公斤，生产防伪纸约67500吨，每吨防伪纸按售价1.8万元计算，已创造经济价值12.2亿元。

从一代软纸火车票到二代软纸火车票，防伪纤维技术服务于国民近20年，约350亿人次。自从软纸火车票采用了防伪纤维纸防伪方案，在长达近20年的应用过程中，无论是媒体报道，还是政府部门的信息，都未曾见到过火车票防伪纸安全屏障被突破的伪造案例，这意味着软纸火车票的真伪完全可以很简单地通过识别火车票纸中是否隐藏有紫外荧光纤维来鉴别，同时也说明了防伪纤维技术为软纸火车票提供了强大而持久的安全防护。

最近十几年来，防伪纤维纸的应用领域已从火车票拓展至税务发票、邮票、商品包装等其他重要国民经济领域，减少了大量伪造案例，不仅挽回了国家经济损失，更重要的是极大地维护了国家正常的社会、经济秩序，为构建安全、和谐社会作出了贡献。

南开的防伪纤维技术成果为中国防伪技术的进步作出了显著的贡献。通过防伪纤维产品以及其他创新防伪技术产品的研发，南开大学成为国内唯一同时和原国家铁道部、国家税务总局、中国印钞造币总公司都有各种形式合作的高校，为提升南开服务社会的能力以及提高南开在政府及社会各界中的影响力发挥了重要作用。该成果于2005年获得天津市技术发明二等奖，2007年获得天津市专利优秀奖。

李伯平（1965—），1988年于南开大学化学系获得学士学位并留校，高级工程师，从事交叉应用技术研究以及化学教学。研究工作涉及精细化工、防伪技术、药物化学等领域，已申请发明专利10项，其中4项获得授权，作为项目主持人制定国家标准1项，主持或参与国家级攻关项目3项、天津市攻关项目3项，主持企业级研究项目7项，通过教育部鉴定的成果2项，通过天津市科委鉴定与验收的成果7项，有4项科研成果获得产业化，作为第一获奖人获天津市级科技发明二等奖1项、天津市专利优秀奖1项。作为国家级精品课程“综合化学实验”教学团队成员，创建并讲授“石墨烯相关系列研究性实验”和“显微镜下的创新”课程，创立了“全面素质测评与促进”新评价模式、“有灵魂的创新教育”理念，并将其成功应用于教育实践。

成果完成人：李伯平、李明智、王淑芳、王旭、张志光、董轶望、施志华、张燕

粉色的软纸火车票中隐藏有紫外荧光防伪纤维

三种防伪纤维和火车票中离散分布的防伪纤维在紫外照射下发射出荧光