[发明专利]系列从白光到三原色光可调的复合聚合物纳米球的制备

说明书

本发明公开了系列从白光到三原色光可调的复合聚合物纳米球的制备。以甲基丙烯酸甲酯、可聚合型蓝色、绿色、红色荧光染料和光致变色二芳基乙烯衍生物(4,4'‑(八氟环戊烯‑1,2‑基)双(5‑甲基噻吩‑4,2‑基))双(亚甲基)二丙烯酸二乙二醇酯为主要原料，采用一步细乳液聚合法分别制备了三种光开关荧光聚合物纳米球和三种荧光聚合物纳米球，以这六种聚合物纳米球为基础，通过改变三种不同聚合物纳米球的比例得到系列从白光到三原色光可调的复合聚合物纳米球。相比于现有多色光可调的纳米球，本发明制备的复合聚合物纳米球具有较好的光开关能力，优异的抗疲劳性，成本较低，在光信息存储、显示材料等领域有着巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及系列光开关白光特征的复合荧光聚合物纳米材料的制备，具体来说，涉及基于蓝、绿、红三色光开关荧光聚合物纳米球的制备，属于化学材料制备及显示材料领域。

背景技术

在近几十年内，具有响应性的功能高分子材料受到了越来越多的关注，具有响应性的功能高分子材料一般指受到外界刺激如pH值、温度、外力、磁场、光照的改变或者综合作用从而导致材料的物理性质或者化学结构发生可逆或者不可逆的变化。其应用涉及分子开关、光信息存储、装饰与防伪、照明光源、显示材料等领域。近期的研究工作着力于具有快速响应能力的新型功能高分子材料的设计与合成，例如防伪、照明光源、显示材料等领域。

在过去的十几年里，在各种光开关荧光材料的设计与合成中，具有光致变色以及可逆光开关性能的材料被认为是一类可应用于高密度全息信息存储、光开关分子器件的新材料。这种光开关荧光材料一般是通过将一种给体荧光染料和对应能级匹配的受体光致变色化合物(如螺噁嗪类化合物、螺吡喃类化合物、偶氮苯类化合物和二芳基乙烯类化合物)通过共价键连接、超分子自组装等方式结合到聚合物纳米粒子中，从而实现在不同光激发下对粒子的荧光性能进行可逆调控。与传统的光开关荧光有机分子相比，该光开关荧光聚合物纳米粒子具有以下多个优点：(1)较高的量子产率；(2)更高的荧光亮度和光稳定性；(3)较好的的光开关能力；(4)优异的抗疲劳性。这些优点使得光开关荧光聚合物纳米粒子在光学存储和照明显示等各个领域具有非常重要的应用价值。

但是，目前的有机光致变色化合物中，如螺噁嗪类化合物，它的开环体热稳定性较差；螺吡喃类化合物的抗疲劳性较差，容易被氧化降解；偶氮苯类化合物，光致变色前后吸收光谱变化不大。这使得这些光开关荧光化合物在实际应用中很容易受到限制。而二芳基乙烯类化合物相比以上光致变色化合物来说，具有很好的光稳定性、闭环体热稳定性和耐疲劳性，这决定了含有二芳基乙烯分子的白光光开关荧光聚合物纳米粒子在实际应用及科学研究中，尤其是光信息存储、防伪、照明光源、显示材料等高科技领域具有较大的优势。为了需要，科学家们进行不断地尝试，开发出了一些具有多色光开关荧光的聚合物胶束和纳米球，JoakimAndreasson等人利用自组装的方法将给体蓝色荧光染料9,10-二联苯蒽和二芳基乙烯掺杂到高分子微胶中，制备了可调控白光光开关聚合物胶束(M.；Li,S.；Morimoto,M.；Tang,S.；Hernando,J.；Guirado,G.；Irie,M.；Raymo,F.M.；Andréasson,J.,Emission color tuning and white-light generation based on photochromiccontrol of energy transfer reactions in polymer micelles.Chem Sci 2016,7(9),5867-5871.)。Kazuo Akagi等人利用再沉淀的方法制备了蓝绿红三色荧光的自带共轭体系的二芳基乙烯聚合物(Bu,J.；Watanabe,K.；Hayasaka,H.；Akagi,K.,Photochemicallycolour-tuneable white fluorescence illuminants consisting ofconjugatedpolymernanospheres.Nat Commun 2014,5,3799.)。但是前者并非以共价键形式结合，并且白光以过渡态存在，不能稳定存在，后者制备方法过于繁琐，并且它们的量子产率不高，粒径较大，可逆光开关性能较差。