[发明专利]一种非共轭荧光聚合物及其制备方法和应用

说明书

一种非共轭荧光聚合物，包含如下式(Ⅰ)所示的重复单元，式中，M选自N选自其中n′选自1～20；Q选自R选自碳数为1～10的烷基；n选自3～150的自然数。

技术领域

本发明涉及荧光材料的技术领域，具体涉及一种非共轭荧光聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

荧光材料，主要包括无机荧光材料、有机小分子荧光材料、大分子荧光材料和纳米荧光材料，其中有机大分子荧光材料是指一些长链高分子共轭聚合物，可为主链共轭型或侧链共轭型。合成方法主要有：

1)通过有荧光性质的单体聚合生成高分子聚合物；

2)采用生色基团化学修饰聚合物；

3)由无荧光性质的单体聚合成荧光高分子。

当前，主流的荧光聚合物主要是芳炔类、蝶烯类、芳胺类、聚噻吩、聚苯、聚三苯基胺及其衍生物等共轭聚合物，具有高的荧光量子产率和优良的光稳定性，但由于大的共轭结构的存在，导致其溶解性较差，加工很困难。同时这些聚合物的合成需要复杂的步骤和繁琐的提纯方法；另外，它们具有显著的聚集诱导荧光淬灭现象，即一旦发生了聚集，则荧光消失。这些不足限制了它们在工业中的大批量生产和实际应用。

近年研究发现了不含传统典型发色团的荧光聚合物，即没有共轭结构，也具有荧光现象，如含有叔胺基的聚酰胺、聚氨基酯、聚醚酰胺和聚脲。

2007年，唐本忠教授课题组报道了马来酸酐与醋酸乙烯酯交替共聚物具有荧光现象[Tang,B.Z.et.al.,Polymeric Materials:Science and Engineering,2007,96,418]。之后，意大利比萨大学Pucci课题组报道了聚异丁烯丁二酸酐和聚异丁烯丁二酰亚胺的聚集诱导发光现象[A.Pucci,R.Rausa,F.Ciardelli,Macromol.Chem.Phys.2008,209,900]。即聚合物中的羰基聚集可诱导荧光产生，但这些聚合物的荧光效率低，也未见这些聚合物固态发光的报道。

为进一步提高荧光效率，有报道合成出超支化、树枝状的聚酰胺、聚醚酰胺和聚脲等，上述结构可提高聚合物中局部的羰基浓度，但同样存在合成步骤繁琐、效率低、易交联的不足，并且聚合物的发光性质也未得到显著提升。

发明内容

本发明提供了一种非共轭荧光聚合物，具有溶液和本体光致发光性质，并具有激发依赖性。

公知，氢键是一种比分子间作用力(范德华力)稍强，比共价键和离子键弱的分子间相互作用。氢键显著影响物质的熔沸点、张力、溶解度、稳定性、玻璃化转变温度等。基于氢键的作用原理，发明人认为，既然含有羰基的聚合物在一定条件下聚集可以发光，那么利用多重氢键效应来拉近聚合物中羰基之间的距离，则可能使得聚合物中的羰基发生可控的局部聚集，从而实现诱导发光的可控，其发光强度自然与氢键的强度和数量有关。然而基于高分子物理知识，玻璃化温度较高的上述聚合物链的柔顺性不佳，从而阻止和限制了氢键效应的发挥，相应的，聚合物链中羰基的聚集较为困难，荧光效应不显著。

为解决上述难题，发明人设计了一种新型的非共轭荧光聚合物，不同于之前所有已知的体系，利用了二氧化碳作为羰基的来源，通过加强或者改变链本身的柔顺性，增强了氢键诱导效应，获得了不论在溶液状态下或者本体条件下均能有效发光的聚合物。

具体技术方案如下：

一种非共轭荧光聚合物，包含如下式(Ⅰ)所示的重复单元：

式中，M选自

N选自其中n′选自1～20；

Q选自

R选自碳数为1～10的烷基；

n选自3～150的自然数。