[发明专利]一种发光稀土－聚乙二醇高分子复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种发光稀土-聚乙二醇高分子复合材料的制备方法。

背景技术

当今社会进展的日新月异早已使得发掘出多种材料的功能复合、性能互补和优化、制备出性能优异的杂化材料迫在眉睫。因此有机-无机体系一经出现，立即引起科学家们的极大关注。世界各国都投入了大量人力，物力和财力对这种材料进行了深入细致的研究。通常说来，高分子复合材料有以下特点：无机物与聚合物可实现分子水平或纳米尺寸复合，光学性质透明，可有望在同一透明基质中制备含多种功能组分的复合材料，可以成为多种光活性物种的骨架网络；具有一定的机械稳定性，柔韧性，热稳定性和光稳定性；容易加工成各种不同维数的形状如薄膜、块体和纤维等。由于这种新型的有机-无机杂化材料兼具有双重材料的优点，因此该功能体系在固体染料激光器，平板显示，信息传输，光电开关等高科技领域，均显示了广阔的应用前景，是国际材料科学和信息科学研究的全新领域。

稀土元素因其电子结构的特殊性而具有光、电、磁等特性，被誉为新材料的宝库。稀土离子，特别是Eu³⁺和Tb³⁺，基于4f电子能级之间的跃迁，具有优良的发光特性，所以，人们对稀土有机配合物进行了大量的研究，合成了稀土与β-二酮类、芳香羧酸类及杂环类等配体的稀土有机配合物。通过有机配体的强烈吸收和有效的能量转移，使得稀土配合物展现出强烈的发光，而且发光的单色性较好。但纯稀土有机配合物的最大缺点是其光稳定性和热稳定性不好，因此限制了它们的使用。为了拓宽了发光稀土配合物的应用范围，把稀土配合物引入到基质中形成高分子复合材料成为研究者近年来努力关注的方向，国内外已经有了相关的文献报道，并且部分结果已经实现商业应用，在生命荧光探针，平面液晶显示，高效激光等领域有极大的潜在的应用价值。最近相关的研究基本集中在稀土配合物掺杂到无机或有机改性基质和原位合成稀土发光体等。但上述方法制备的杂化材料由于稀土配合物和无机基质之间以弱相互作用力连接，因此存在着稀土配合物分布不均匀容易团聚，掺杂浓度受到限制，两相间存在相分离等问题。所以，寻求将稀土配合物通过共价键连接到基质骨架上可以弥补以上不足。研究表明对有机配体进行硅烷化修饰后通过共水解缩聚反应，得到无机组分和有机组分以Si-C键相连接的具有无机硅氧网络的杂化材料，再进一步将其镶嵌于具有高分子量的聚合物材料中，得到稀土发光稀土高分子复合材料，随后的研究结果表明，其特征发射有了明显的增强，热稳定性有了很大的提高，微观形貌也有了很大的改进。另外，结构简单的有机聚合物已经成为当今研究的热点，主要是因为其自身极高的延展性和透明性，以及在工业上的重要应用。尤其是聚乙二醇(PEG400)，有良好的高温稳定性，水溶性，低挥发性，吸水性和低毒性。它在工业应用方面有以下几种作用：掺入树脂中的聚乙二醇(PEG)可以很大地改善树脂性能；用聚乙二醇(PEG)代替甘油可以提高树脂的韧度；在聚氨酯树脂中加入聚乙二醇(PEG)可以提高其强度和弹性，同时使树脂表面有明亮的光泽在树脂涂料中；聚乙二醇(PEG)很容易溶解树脂，因此可以很大程度上改善树脂成膜性能；聚乙二醇(PEG)在塑料工业中也可以作为很好的辅助助剂，作为PVC皮带中很好的抗静电剂；聚乙二醇(PEG)在金属加工中已经取得广泛的应用，其良好的水溶性在空心铸件中很有应用价值，是很好的润滑剂；而其低挥发性使其可以用作低温焊料的助溶剂、焊剂以及结合剂以及橡胶和聚氨酯制品脱膜剂、松动剂；在软木和海绵中，由于聚乙二醇(PEG)的低挥发性和吸水性，其可以作为很好的增溶剂，同时，还可以保持水分。所有聚乙二醇(PEG)都是重要的化工原料中间体，特别是聚乙二醇(PEG)共聚物和聚乙二醇(PEG)酯的生产。因此从以上多个角度考虑，在发光稀土杂化材料中通过配位键和共价键嵌入聚乙二醇(PEG)合成高分子聚合物复合材料对无论是对理论研究还是实际的工业应用都有着非常重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光稀土-聚乙二醇高分子复合材料的制备方法。

本发明提供的一种发光稀土-聚乙二醇高分子复合材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)有机桥分子的制备：

将芳香族有机分子溶解于有机溶剂中，置于烧瓶中，加热至60-85℃，并在该温度下回流，回流过程中将溶有有机硅偶联剂的有机溶剂滴入烧瓶中，整个溶液在氮气气氛下继续回流反应12-17小时，冷却，蒸干有机溶剂，洗涤、纯化，得到嫁接有有机官能基团的有机桥分子，芳香族有机小分子与有机硅偶联剂摩尔比为1∶1；

(2)高分子聚合物桥分子的制备：