[发明专利]一种交联聚乙烯吡咯烷酮基荧光复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光高分子膜制备技术领域，特别涉及一种交联聚乙烯吡咯烷酮基荧光复合薄膜及其制备方法。

背景技术

高分子膜具有特殊的三维网络结构，因此常用作于固定荧光小分子的基质。荧光小分子在高分子膜中的固定方法可分为两大类：物理方法和化学方法。

物理固定方法是先将荧光小分子按一定比例掺杂在高分子溶液中，然后通过甩胶干燥，得到高分子包埋的复合膜。而以化学方法固定时，则是首先将荧光小分子以化学键形式结合到易于成膜的高分子链上，然后通过旋涂或流延使高分子在固体基质表面成膜，从而得到荧光高分子膜。这类荧光高分子膜也可以经由其它途径得到，例如首先以化学合成法得到可聚合荧光单体，然后将其与非荧光单体共聚，最后用得到的荧光聚合物制备荧光薄膜。当然，也可以在已有高分子膜的表面接枝荧光小分子，从而得到荧光高分子薄膜。虽然物理方法简单且成本低，但以物理方法制备的荧光高分子薄膜均存在荧光分子泄漏的问题，因此在溶液中使用时，所得到的信号是结合态与溶解态的复合信号，导致信号失真，影响所获取信息的质量。此外，这类荧光薄膜的使用寿命也有限。相反，以化学方法得到的荧光高分子膜基本上克服了物理方法导致的缺陷。但是，化学方法由于操作复杂、副反应多和成本较高等缺点，还未在大规模工业生产中得到认可。

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一种具有诸多特殊性质的水溶性高分子聚合物。由于其良好的水溶性和络合作用，并且对人体无害，可以作为澄清剂。但是由于PVP的水溶性，使得部分PVP不能重复使用，进而提高了使用成本。交联PVP则在保证其络合能力的同时，提高了循环利用能力。

在制备交联PVP的方法中，主要包括辐射交联法、光交联法和化学交联法等。由于交联PVP不溶于水、强酸、强碱以及各种有机溶剂，仅在溶剂中有不同程度的溶胀。对于交联PVP不同的溶胀能力和吸附能力，可以通过外观形态的不同将交联PVP分为：软凝胶、白色粉末和多孔粒子。针对不同的形貌和性能可以应用于众多领域。

交联PVP在酿酒、饮料工业中可作为啤酒和果汁的澄清剂和稳定剂。交联PVP具有优良的生理惰性、生物相容性以及良好的络合性能，使其一问世就在医药领域倍受关注，目前交联PVP已在全世界得到了广泛应用。它可用作药物崩解剂、药物缓释载体以及血液透析膜等。在水中可以高度溶胀的交联PVP可用作片剂或胶囊的崩解剂。含有此类交联PVP的药物遇到水后，由于交联PVP吸水膨胀性很大，在药剂内造成很大的压力，从而使药剂迅速崩解，效果良好。

在众多荧光化合物中，稠环芳烃是一类有强烈荧光的芳香烃化合物，具有大的共轭π体系。衍生物具有优异的化学、热和光化学稳定性，对从可见区到红外区的光有很强的吸收，是一类性能特异的分子电子学材料，在激光材料、生物荧光探针分子、液晶显示材料、电致发光器件、感光体及太阳能电池方面已经有广泛的应用。其中，萘、苝以及三萘嵌二苯等分子内的电子共轭度和分子共平面度极大，因此具有很高的荧光量子产率。由于这类化合物荧光性很强，因此对它们的性质研究和应用探索一直以来都是异常活跃的课题。

发明内容

本发明的目的是为了制备高光学性能的荧光薄膜，用来改进传统荧光薄膜中，荧光基团容易流失、量子转化率偏低、技术能耗大、生产能力低等缺点。本发明所制备的荧光薄膜具有稳定的荧光性能，其制备过程具有操作简单、生产能耗低、易于批量化生产等优点。

本发明所制备的荧光复合薄膜利用聚乙烯吡咯烷酮侧链的特殊结构，使其在一定的反应条件下发生自交联；反应溶液中同时添加稠环芳烃染料，在聚乙烯吡咯烷酮自交联过程中将染料分散并固定在其中，得到交联聚乙烯吡咯烷酮基荧光复合薄膜。

所述的交联聚乙烯吡咯烷酮基荧光复合薄膜的制备方法，其具体步骤为：

(1)在冰水浴并机械搅拌的条件下将0.03-1.5g的聚乙烯吡咯烷酮溶解于30-150ml体积比为0.1-20的乙醇和丙酮混合溶剂中，搅拌速度为800-1000r/min，搅拌时间为20-50min；然后在室温下搅拌20-50min；最后在超声条件下加入5mg-0.5g的稠环芳烃染料，持续超声分散20-50min；

(2)将步骤(1)制得的混合溶液转移至高压反应釜中，排除氧气，在120-180℃温度下反应1-40h；

(3)反应结束后冷却至室温，将薄膜取出并用乙醇和水清洗，然后20-60℃真空烘干1-24h，得到交联聚乙烯吡咯烷酮基荧光复合薄膜。

所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量为17k-90k。