[发明专利]一种具有聚集诱导发光性质的荧光酸酐类化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种具有聚集诱导发光性质的荧光酸酐类化合物及其制备方法和应用。合成时首先利用4‑羟基二苯甲酮或4,4'‑二羟基二苯甲酮通过McMurry偶联反应，生成顺反异构的二羟基四苯乙烯或四羟基四苯乙烯，所得四苯乙烯类化合物分别与N‑甲基‑4‑硝基邻苯二甲酰亚胺在碱作用下通过SN₂亲核反应生成含四苯乙烯的亚胺化合物，再将含四苯乙烯的亚胺化合物分别水解得到含四苯乙烯的羧酸类化合物，脱水得到酸酐类化合物。该类化合物具有聚集诱导发光性质，作为环氧树脂固化剂使用时，与环氧树脂相容性好、毒性低、固化效率高，能广泛用于各类环氧树脂的固化，固化后的环氧树脂具有聚集诱导发光性质，在紫外光下能够发出强烈的荧光。

技术领域

本发明涉及涂料固化剂的制备，具体涉及一种具有聚集诱导发光性质的荧光酸酐类化合物及其制备方法和应用。

背景技术

环氧树脂因其优异的机械性能、热稳定性、绝缘性等，被广泛应用于建筑、机械、电子及高科技领域，是目前高分子树脂行业最基本的化学品之一，其中双酚A型环氧树脂的市场用量及应用前景最为可观。单独的环氧树脂本身是没有应用价值的，只有与固化剂反应形成交联网络结构后才具备优异的性能，因此固化剂在环氧树脂中起着举足轻重的作用。固化剂的结构、性能直接影响到环氧树脂体系的性能和实际应用。目前环氧树脂固化剂大致有三大类，分别为胺类固化剂、酸酐类固化剂和酸类固化剂。其中酸类固化剂固化温度最高。胺类固化剂在常温就能固化，固化条件温和，是使用最为广泛的固化剂。胺类固化剂包括芳香胺、脂肪胺、脂环胺、聚酰胺、酚醛胺等，各有其优缺点。脂肪族胺类种类最多，反应活性大，粘度低，应用广泛(如乙二胺、三乙基四胺等)，但脂肪族胺易挥发、有毒、有刺激性气味，不利于健康环保；聚酰胺能使固化后的环氧树脂具有良好的韧性，但是固化不完全；酚醛树脂一般具有棕褐色，限制了其应用。酸酐类固化剂也是一类广泛应用的固化剂，使用的配方体系粘度低，使用期长，固化温度往往需要达到120℃以上，因此还需要添加胺类或咪唑类促进剂以降低固化温度。

环氧树脂的固化剂种类虽多，但功能都比较单一，大部分报道的固化剂只是起交联固化的作用。随着人们需求的多样化，当下环氧树脂的功能也越来越多样化，中国发明CN104449219A公开了一种耐热阻燃的改性环氧树脂涂料，对比同类阻燃涂料，这种涂料的固化速度更快、固化条件更低，且较容易操作。目前报道的功能性环氧树脂还有防污、防辐射、蓄光型、光致发光型等各种功能性环氧树脂涂料。荧光环氧树脂涂料在自然光下不发光，而在紫外光下能够发出特定颜色的光，可用作高级防伪材料。荧光环氧树脂的独特性能和广泛的应用前景引起了科学家的广泛关注。目前报道的荧光环氧树脂主要是通过向其中掺杂荧光物质如稀土元素或无机荧光粉来进行制备的。中国发明CN105385397A公开了一种通过掺入荧光粉制备发光环氧树脂的方法。虽然此方法能得到发光性能优异的环氧树脂，但荧光粉或其他发光物质通常与环氧树脂相容性不好，这不仅增加了工艺的复杂度，而且颗粒性物质的加入会影响最终的环氧树脂涂料的机械性能。只具备单一固化功能的固化剂已经满足不了需求，因此迫切需要发展新的功能性固化剂。

发明内容

本发明的目的是针对目前环氧树脂固化剂的研究现状，提供一类合成简单、制备容易、低VOC、能广泛应用于各种类型环氧树脂的固化，还具有聚集诱导发光性能的新型荧光酸酐类化合物及其制备方法和应用。合成时首先利用4-羟基二苯甲酮或4,4'-二羟基二苯甲酮通过McMurry偶联反应，生成顺反异构的二羟基四苯乙烯或四羟基四苯乙烯，得到的四苯乙烯类化合物(二羟基四苯乙烯或四羟基四苯乙烯)分别与N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺在碱作用下通过SN₂亲核反应生成含四苯乙烯的亚胺化合物，然后将含四苯乙烯的亚胺化合物分别水解得到含四苯乙烯的羧酸类化合物，最后脱水得到酸酐类化合物。

本发明是通过如下方式实现的：

一种具有聚集诱导发光性质的荧光酸酐类化合物，其化学结构式如式(I)、(II)或(III)所示：