[发明专利]一种基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂及其制备与应用

说明书

本发明属于有机材料的技术领域，公开了一种基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂及其制备与应用。所述方法为：(1)在碱性条件下，以有机溶剂为反应介质，将咔唑与溴丙炔进行反应，后续处理，得到中间体9‑丙炔基咔唑；所述咔唑与溴丙炔摩尔比为1:1.1～2；(2)在惰性气体的氛围中以及催化剂和还原剂的条件下，将中间体9‑丙炔基咔唑与双羟基叠氮化物于溶剂中进行反应，后续处理，得到基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂。所述扩链剂产率高，并具有较高的荧光强度，耐紫外稳定性好，用于制造荧光WPU乳液。

技术领域

本发明属于有机材料的技术领域，涉及一种基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂及其制备方法，以及将其作为扩链剂合成共聚型荧光WPU的方法。

背景技术

聚氨酯(PU)作为一种性能优良的合成树脂，具有非常广泛的应用。传统PU材料通常利用有机溶剂溶解稀释，成膜固化时，大量有机溶剂挥发，造成严重的环境污染。将PU分散在水中，以乳液形式存在，具有优良的环保性能。而且基于水性聚氨酯的荧光材料也被频繁的应用在防伪技术、油墨、生命科学、信息储存和国防等方面。

虽然荧光聚氨酯材料已被广泛应用，但是人们对荧光聚氨酯材料的研究还有很多方面有待深入研究。比如，在荧光聚氨酯的合成方面，传统的做法通常是将无机或者有机荧光小分子染料和聚氨酯乳液以及多种助剂共混制备。将聚合物乳液与颜料或染料共混制得的彩色水性聚合物产品已经在水性油漆、水性油墨等领域得到了广泛的应用，但由于颜料或染料与水性聚合物之间存在相容性差的问题，往往会导致很多问题出现，例如，颜料在贮存期间析出、使用时色泽分布不均、产品耐光色牢度和耐刷洗牢度差等问题。

而通过化学反应将小分子荧光物质连接到聚氨酯中，对聚氨酯进行改性，使得共聚型荧光聚氨酯具有很多优异的性能，比如机械强度高、耐溶剂性好、耐热、耐迁移、易成膜和可加工性等特性优良，更重要的是具有有机小分子染料对光的强吸收性和发色性能。

发明内容

本发明旨在提供一种基于咔唑衍生物的荧光染料(即基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂)及其制备方法，并将其作为小分子扩链剂应用到水性荧光聚氨酯合成过程中。所要解决的技术问题是赋予染料双羟基的同时使其具有荧光性能，且具有很好的耐紫外光稳定性。

咔唑是一种含有氮的杂环有机化合物。在咔唑分子中引进一些具有特定功能的小基团进行化学修饰可得到多种结构及功能不同的咔唑衍生物，具有较强的蓝紫色荧光，其衍生物相对咔唑具有更大的应用范围。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂，其化学结构式为式Ⅰ～Ⅲ中一种：

本发明中荧光扩链剂的合成以咔唑为基础原料，经与溴丙炔发生取代反应制备中间体，再与双羟基叠氮化物发生点击反应，得到基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂。

所述基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在碱性条件下，以有机溶剂为反应介质，将咔唑与3-溴丙炔进行反应，后续处理，得到中间体9-丙炔基咔唑；所述咔唑与3-溴丙炔摩尔比为1:1.1～2；

(2)在惰性气体的氛围中以及催化剂和还原剂的条件下，将中间体9-丙炔基咔唑与双羟基叠氮化物于溶剂中进行反应，后续处理，得到基于咔唑衍生物的双羟基荧光扩链剂。

步骤(2)中所述双羟基叠氮化物为式Ⅰ～Ⅲ中一种：

步骤(1)中所述有机溶剂为二甲基甲酰胺DMF、二甲基亚砜DMSO或四氢呋喃THF；

步骤(1)中所述反应的条件为于30～60℃反应12～24小时；

步骤(1)中所述碱性条件是指体系中加入强碱。