[发明专利]基于咪唑分子桥连接稀土高分子复合发光材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物复合光学材料技术领域，具体涉及一种基于咪唑分子桥连接稀土高分子复合发光材料的制备方法。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，各种能适应不同领域的新型功能材料日益的涌现，极大的促进了人类社会物质文明的进步，它们已经成为了人类社会生活必不可少的物质基础。随着各种高新技术领域的不断涌现，传统材料由于其各种局限已经不能满足人们的特定需求，从而推动了世界各国政府和科研机构对各种先进功能材料的研究和开发投入。功能材料是指以物理性能为主的工程材料, 即指其在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质, 或在其作用下表现出特殊功能的材料。稀土元素因其电子结构的特殊性而在磁、光、电、催化、储氢等领域独特的物理化学性质，使其在功能材料领域获得了广泛的应用。其中，稀土发光材料已在人们的生活、生产中得到广泛的应用, 随着经济的发展和科技的进步, 对稀土光学材料的各项指标也提出了新的要求。

由于稀土离子具有丰富的能级，其4f电子能在不同的能级之间跃迁，从而使其具有优越的发光性能。稀土发光材料的优点主要体现发射光谱谱带较窄，色纯度高，发射波长分布区域宽，荧光寿命从纳秒跨越到毫秒达6个数量级，所制成的材料物理化学性能稳定，能承受高能射线和强紫外光的作用等。正是这些优异的性能，稀土发光材料广泛应用于照明、显示和显像等传统领域，形成了很大的工业生产和消费市场规模。近年来，随着技术的发展和社会的需要，人们正积极的探索稀土光学材料在农用发光材料、特种光纤材料和生物医学等方面的应用，并取得了一定的成效。稀土高分子发光材料的研究始于上个世纪六十年代初期，科研人员发现在以聚甲基丙烯酸甲酯为基质制得的稀土/配体/高分子荧光材料实现了从配体到稀土离子的能量转移大大的提高了稀土离子的发光强度，从而开创了稀土高分子的研究领域。稀土高分子发光材料具有稀土离子的发光性能和高分子化合物易加工的特点，近年来备受关注。例如，近年来研究人员利用稀土发光材料能有效地吸收太阳光中的紫外线并将其转化成对农作物生长有利的红橙光，从而提高植物的光合作用效率的特点，尝试制作稀土植物生长等和稀土农用光转换高分子薄膜等，均取得了良好的效果。

基于咪唑分子桥连接的稀土/高分子复合发光材料具有以下的优点：可以实现在分子水平上通过共价键、配位键和离子键将稀土/配体/高分子相连，发光性能良好、可塑性强，通过选取不同的配体和稀土离子可以轻易地得到不同发射波长的稀土高分子发光材料，所得材料容易加工成各种形状。

该方案在理论上涉及众多学科领域如：无机化学，有机化学，高分子化学，胶体和表面化学等，所得到稀土/高分子复合发光材料具有许多潜在的应用价值，有望促进农用发光材料、电致发光材料、彩色显示器材料、长余辉发光材料和生物医用材料等领域的发展，对于基础和应用研究均具有深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于咪唑分子桥连接稀土高分子复合发光材料的制备方法。在分子的水平上实现了稀土与高分子基质之间的嫁接，制备出具有优良性能的稀土/高分子复合光学材料，并优化其制造方法，同时扩展其产品种类。

本发明提出的基于咪唑分子桥连接稀土高分子复合发光材料的制备方法，首先将高分进行改性，在适当的条件下将咪唑分子连接到高分子单元上，然后利用离子交换的手段将稀土络合离子转移到高分子基质中，具体步骤如下：

将所选用来和特定稀土离子配位的β二酮溶于有机溶剂中，至于圆底烧瓶并搅拌直至其完全溶解，加入溶有氢氧化钠的有机溶剂，将圆底烧瓶置于恒温磁力搅拌油浴锅中，在60-70℃氮气气氛保护下回流3-5 h；接着将溶有四乙基氯化铵的有机溶剂加入其中，继续反应0.5-1.2 h，然后将溶有稀土氯化物的有机溶剂加入其中，保持温度和氮气气氛继续回流1.5-2.5 h，冷却所得溶液，过滤除去氯化钠沉淀，将滤液蒸干，有机溶剂洗涤，纯化结晶，得到稀土络合物；稀土氯化物、四乙基氯化铵、氢氧化钠和β二酮的重量比为1：1：4：4；

（2）氯化后的聚合物的制备： 

将含羟基的聚合物前体置于有机溶剂中浸泡1-2天，待其充分分散于有机溶剂中后转移到圆底烧瓶中，随后加入氯化亚砜或五氯化磷，在氮气气氛下保持60-70℃反应20-30小时，为加速其反应可加入适当的催化剂进行反应。随后将所得物旋转蒸发除去有机溶剂和氯化亚砜或五氯化磷，再用去离子水和乙醇各洗涤三次以上，常温下真空干燥得到，氯化后的聚合物；

（3）氯化后的聚合物和咪唑或其衍生物反应