[发明专利]一种具有聚集诱导发光效应的聚乳酸复合材料、聚乳酸3D打印材料及其制备方法

说明书

本发明属于有机发光材料和熔融沉积成型3D打印材料技术领域，涉及一种具有聚集诱导发光效应的聚乳酸复合材料，由以下原料制备而成：聚集诱导发光材料、聚乳酸和有机溶剂的重量比为（1‑10）：1：（10‑20），能解决目前荧光发光聚乳酸复合材料中荧光粉和聚乳酸基体界面相容性差、发光强度弱等问题。还涉及一种具有聚集诱导发光效应的聚乳酸3D打印材料，包含具有聚集诱导发光效应的聚乳酸复合材料、抗氧化剂、润滑剂和聚乳酸母粒，能有效克服聚乳酸3D打印材料力学性能差、功能单一的问题，同时解决目前荧光发光3D打印材料的聚集荧光淬灭效应问题，制备工艺简单、绿色环保、材料在紫外灯下发出强荧光。

技术领域

本发明属于有机发光材料和熔融沉积成型3D打印材料技术领域，具体涉及一种具有聚集诱导发光效应的聚乳酸复合材料、聚乳酸3D打印材料及其制备方法。

背景技术

近年来，为了制备发光3D打印材料，通常将有机荧光染料和荧光粉掺杂高聚物。例如，中国专利CN 109880323 A提出一种含有机荧光染料的3D打印复合材料，将有机荧光染料溶解在有机溶剂中，再涂抹到打印件中，获得被有机荧光染料染色的聚乳酸3D打印线材；最后这种线材再通过熔融沉积成型（FDM）3D打印机打印物品，得到包含有机荧光染料的3D打印物件。但是，这种荧光发光的3D打印材料具有聚集荧光淬灭效应（Aggregation-causedquenching，ACQ），即荧光生色团在高浓度下荧光会减弱甚至不发光。

唐本忠院士团队在2001年提出了充分利用有机分子的聚集来实现聚集态荧光增强，即聚集诱导发光（Aggregation induced emission，AIE）。具体表现为AIE分子内部的一些基团在稀溶液有着活跃的相对运动，处于激发态的分子通过振转形式将光能以热能等形式消耗，产生较弱的荧光发射；而当这些分子聚集在一起时，彼此的牵制作用限制了分子内部的运动，因而经由运动形式耗散的能量比例降低，从而表现出荧光增强的现象。中国专利CN 107200832 A发明一种具有聚集诱导发光效应的聚合物及其制备方法，通过氧化石墨烯的原位还原，制备了可溶于有机溶剂的具有AIE效应的石墨烯复合材料，使得其在化学传感器、生物探针、固态荧光材料等方面具有广阔的应用前景。

3D打印，又称增材制造，其中熔融沉积成型（FDM）是应用最广泛的3D打印技术。它是一种以数字模型文件为基础，运用高分子聚合物等材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前聚乳酸（PLA）是应用于FDM的最常用材料，这种材料作为一种生物可降解的高分子聚合物，具有良好加工性能和力学性能。但是，由于目前市面上都是通过掺杂荧光粉制备发光3D打印复合材料，打印后其发光性能往往会减弱，因此，亟待研发一种具有高效发光性能的3D打印材料。

发明内容

为了解决目前荧光发光聚乳酸复合材料中荧光粉和聚乳酸基体界面相容性差、发光强度弱等问题，本发明通过对AIE材料和聚乳酸进行较为简单地处理，提供一种具有聚集诱导发光效应的聚乳酸复合材料。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有聚集诱导发光效应的聚乳酸复合材料，由以下原料制备而成：聚集诱导发光材料、聚乳酸和有机溶剂，优选比例为（1-10）：1：（10-20）。

优选的，制备方法包含以下步骤：

（1）将聚乳酸颗粒浸泡于盛有有机溶剂的密闭容器中，并于常温100-300rpm搅拌至完全溶解；

（2）加入聚集诱导发光材料，于常温下150-300rpm搅拌0.1-1h；

（3）倒入敞开的容器中进行烘干，得到聚乳酸复合材料，粉碎至50-300目备用。

优选的，步骤（1）所述的聚乳酸为注塑级，分子量为1×10⁵-5×10⁶；所述的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷和丙酮中的一种或两种。