[发明专利]稀土配合物与聚丙烯酰胺的复合发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土配合物与聚丙烯酰胺的复合材料及其制备方法。

背景技术

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”。然而，稀土无机材料存在着难以加工成型，价格高的问题，稀土有机小分子配合物则显示出稳定性不足，在聚合物分散性差。这些因素限制了稀土发光材料更为广泛的应用。高分子材料由于物理机械性能好、合成方便、成型加工容易、重量轻、成本低、耐腐蚀等许多优点而得到广泛使用。聚丙烯酰胺为水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，生物相容性良好，广泛的用于生物医学材料中。将稀土元素引入到聚丙烯酰胺中，使聚丙烯酰胺具有发光特性，为荧光材料开辟了新的道路。

当前，关于稀土/高分子复合材料制备文献的报道有很多。

JP2000-154325（2000年）公开用稀土纳米粒子制备可变色稀土/高分子复合材料的方法。它是在透明的热塑性树脂中加入平均粒径为5-100nm的M₂O₃（M代表H_O、Nd或Dr）稀土类氧化物超微粒子，稀土类氧化物超微粒子的重量比为0.5-15%。制得了两种材料，一是用挤出成型的方法，将这些稀土超微粒子与聚碳酸脂、丙烯酸树脂、透明ABS树脂、氨基甲酸树脂、透明HIPS（高抗冲聚乙烯树脂）等透明工程树脂进行混合。组成的混合物，制成手机的外壳。当该外壳经过不同光源的照射后呈现不同的颜色，这些都是微米粒子所不具备的。另一种是以热固性树脂（如环氧树脂）为主要材料，掺入一定比例的平均粒径为30nm的稀土超微粒子，再用适当溶剂调解其粘度；制得油墨。该油墨可以涂覆并固化为携带用MD电唱机外壳。当该外壳经过不同光源照射后呈现亮丽色彩。这是简单掺混的一个实例。缺点是由于常用的无机物与高分子材料的相容性相差较大，因此难以保证复合材料的两相界面间的良好亲和，使稀土的掺混量受到极大限制，材料的性能下降。虽然可通过添加稀土有机物的方法加以改善，但还不能从根本上解决这一问题。

JP8-73735公开了一种用聚合法制备含有稀土的聚酰胺的光学材料，使用了稀土醋酸盐（Er,Pr,Eu,Nd,重量比为0.01-25%），稀土阳离子含量为5%左右，具有很高的光透过率，该阳离子可吸收光能并发射荧光，同时也可以提高折射率。该专利同时提到了由于聚合法的局限性，使得稀土醋酸盐含量最好控制在20%，稀土醋酸盐的含量过高会影响聚合度使材料不具备足够的强度，稀土粒子不易分散，从而影响材料的透过率。将稀土阳离子直接混入聚酰胺树脂的方法，存在粒子分散不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种稀土配合物与聚丙烯酰胺的复合发光材料。

本发明的目的之二在于提供该复合发光材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种稀土配合物与聚丙烯酰胺复合发光材料，其特征在于该发光材料的组成及重量份数为：

稀土配合物             1～50份

聚丙烯酰胺             30～90份

分散剂                 1～20份。

上述的稀土配合物为：镱、铒共掺杂的氟化钇钠。

上述的分散剂为硅酸钠。

上述的聚丙烯酰胺为溶液，溶剂为甲酸，浓度为11%。

一种制备上述的稀土配合物与聚丙烯酰胺复合发光材料的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：将各组分混合后超声分散半个小时，然后蒸出溶剂，即得到稀土配合物与聚丙烯酰胺复合发光材料。

最佳组分配比为：镱，铒共聚物掺杂的氟化钇钠为15份，硅酸钠为5份，聚丙烯酰胺为80份。

为说明本发明稀土发光材料在聚丙烯酰胺溶液中的分散情况，使用了偏光显微镜和发光光谱来研究稀土发光材料在聚丙烯酰胺溶液中的分散状况。由图一可知，未加分散剂，稀土发光材料在聚丙烯酰胺溶液中易发生团聚。

本发明通过向高分子基体-聚丙烯酰胺中添加分散剂硅酸钠，并通过超声分散作用后，使稀土配合物均匀分散在聚丙烯酰胺溶液中，而且复合材料中稀土发光材料含量比较高，从而使稀土粒子的比表面增大，这种尺寸效应的增加会对稀土发光产生影响，使稀土粒子的光学性质、电学和磁学性质、辐射防护性能均会产生特殊的变化。这对制备新型的稀土高性能材料来讲，无疑是开辟了一个新的途径。

附图说明

图1为稀土配合物在聚丙烯酰胺溶液中的偏光显微镜图。从图中可以看出，未添加分散剂，稀土发光材料在聚丙烯酰胺溶解中易发生团聚。