[发明专利]一种聚苯乙烯高荧光微球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚苯乙烯高荧光微球及其制备方法，1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物作为交联剂的同时还使微球具有荧光。1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物酰亚胺位具有大体积取代基，分子不易聚集，荧光不易淬灭。通过悬浮聚合制备荧光微球时加入1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物的良溶剂，良溶剂进一步使得1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物以单分子状态分散在悬浮液滴中。引发聚合后形成以1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物酰亚胺作为交联点的聚苯乙烯微球，并且交联点以单分子态形式均匀分布。荧光微球的中1,7‑乙烯基‑苝酰亚胺衍生物酰亚胺聚集荧光淬灭现象有效避免，荧光量子产率高，荧光发射波长分布窄。

技术领域

本发明属荧光微球技术领域，涉及一种聚苯乙烯高荧光微球及其制备方法，具体是涉及一种荧光不易淬灭的聚苯乙烯高荧光微球及其制备方法。

背景技术

荧光微球是指采用化学或物理的制备方法将荧光物质负载于载体微球中，在受到外界能量的诱导之后能够发射出荧光的微球。荧光微球是功能性微球的一种，广泛用于信号的传输以及成像、生物分子的分析和检测。

聚苯乙烯荧光微球的制备方法通常有以下几种：(1)物理吸附法(染色法，溶胀法)，此类方法适用于将疏水性荧光染料负载到载体中：一般先将荧光染料分散在特定有机溶剂中，然后在转移到微球载体的分散相中，均匀混合后荧光物质扩散进入微球内部，制备出荧光微球；这种方法吸附牢度有限，容易脱色。(2)自组装法，主要选用的载体材料为有机或无机胶体粒子，将其作为模板，通过静电吸附作用将荧光染料与带有不同电荷的聚电解质以交替的方式组装成发光膜层，制备的荧光微球通常具有核壳结构，但是组装过程繁琐，不利于生产批量化。(3)包埋法，首先将荧光物质均匀分散在溶剂中，利用乳液聚合反应或者微囊技术将荧光物质包覆在载体内部。所制备的荧光微球稳定性好，其内部的荧光物质不受到外界环境的干扰。(4)球外悬挂法，通常情况下选用的荧光物质表面都含有活性基团，而且微球载体材料表面都有一些化学修饰基团。两者之间的化学键合作用使得荧光物质“嫁接”在微球上。此类方法制备工艺完善，适用于制备表面功能化的荧光微球。(5)共聚法，当荧光物质和载体的单体表面都含有可聚合官能团时，两者发生聚合反应。共聚法是指将修饰后的带有碳碳双键的疏水性染料与苯乙烯单体一起聚合所制备的均一结构的荧光微球。对一个带有荧光的染料分子进行功能性改性，使得分子带上一个双键结构；该双键结构可以与苯乙烯发生共聚反应。

当带有共轭结构的有机荧光分子作为荧光基团通过物理吸附法、自组装法、包埋法和球外悬挂法制备荧光微球时，荧光物质的添加量不可过大，由于具有共轭结构的分子容易聚集，所制得微球荧光淬灭现象严重，荧光量子产率会明显减小。有机物在单分子状态和聚集状态下的荧光发射波长会有变化(红移或蓝移)。在共轭荧光物质添加量较小的时候，仍然不可避免有小部分共轭分子聚集，产生的荧光为聚集，所以得到微球整体的荧光发射的波长范围广。通过共聚法得到的荧光微球，在共聚荧光物质量较小时可以控制共轭分子聚集程度小，得到微球荧光为单分子态的荧光发射。但当共聚荧光物质量较大时，分子链之间的共轭荧光结构间由于π－π相互作用任具有一定程度的聚集，荧光发生淬灭，荧光发射波长宽化。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中有机共轭荧光分子添加的聚苯乙烯荧光微球中共轭荧光分子在高添加量下容易聚集产生荧光淬灭，并且荧光发射范围较广的技术问题，提供一种聚苯乙烯高荧光微球及其制备方法。

本发明的目的是通过双键反应，将荧光分子引入到聚苯乙烯分子链结构中，但是共聚法的荧光单体多采用单官能度的分子进行共聚，接入一条高分子链中，在材料中仅担任荧光物质的作用。本发明中1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物具有两个官能度，可以在聚苯乙烯微球的制备过程连接两个高分子链，在聚苯乙烯微球中起到交联作用，同时还担任荧光物质的作用。并且在悬浮聚合的制备过程中，加入1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物的良溶剂，使得在悬浮液滴中1,7-乙烯基-苝酰亚胺衍生物保持单分子状态，最后可以更加均匀得进入到聚苯乙烯微球的交联网络中。由于聚集有效避免，在微球中不会出现荧光聚集淬灭，荧光微球保持较高的荧光量子产率。