[发明专利]一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料及其制备与应用

说明书

本方案属于水凝胶材料技术领域，公开了一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料及其制备与应用。该发光水凝胶材料为PAA/PC/Eu/TTa，由TTa和Eu形成的稀土铕配合物均匀分布于由PAA和PC形成的三维网络中，稀土铕配合物中的Eu与三维网络通过配位键结合，PAA为聚丙烯酸钠，PC为2,3‑吡啶二甲酸壳聚糖，Eu为稀土铕离子，TTa为2‑噻吩甲酰基三氟丙酮钠盐。本方案以PAA和PC为基质，通过PC的羧基官能团与Eu配位，使得TTa与Eu配位形成的稀土铕配合物能够均匀分布在基质的骨架网络中，与三维网络达到分子层面的均匀相连，避免了传统物理掺杂所制备材料的荧光猝灭现象；与此同时，该发光水凝胶材料属于环境友好型材料，具有高回弹性能和良好的热稳定性。

技术领域

本方案属于水凝胶材料技术领域，具体涉及一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料及其制备与应用。

背景技术

发光水凝胶因其独特的光学、智能和生物相容性而备受关注。迫切需要开发具有优异力学性能的发光水凝胶。传统的方法制备的水凝胶材料具有稳定性差，生物相容性差，不易降解等缺点。另外，传统方法制备的水凝胶材料中，材料的多孔结构、机械模量以及力学性能有待进一步提高。目前，各领域科研人员对既具有优异的发光性能，又具备良好机械性能的水凝胶复合材料的报道极少。

发明内容

鉴于此，本方案旨在克服现有技术中的至少一种不足，提供一种新的具有高回弹性能的发光水凝胶材料。

为了解决上述技术问题，采取下述技术方案：

第一方面，一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料，为PAA/PC/Eu/TTa，由TTa和Eu形成的稀土铕配合物均匀分布于由PAA和PC形成的三维网络中，稀土铕配合物中的Eu通过配位键与三维网络相连，PAA为聚丙烯酸钠，PC为2,3-吡啶二甲酸壳聚糖，Eu为稀土铕离子，TTa为2-噻吩甲酰基三氟丙酮钠盐。

本方案以PAA和PC为基质，其中PC通过天然生物大分子壳聚糖制备得到，而PAA通过简单的化学交联得到，均容易降解，属于环境友好型材料。PAA和PC通过氢键相连，形成稳定的三维网络，即水凝胶网络骨架；Eu先与PC的羧基官能团配位，从而以配位键与水凝胶网络骨架稳定相连，并均匀分布于水凝胶网络骨架中；随后TTa与Eu进一步配位，形成稀土铕配合物，使稀土铕配合物能够均匀分布在基质的骨架网络中，避免了传统物理掺杂所制备材料的荧光猝灭现象，形成发光优异的红色荧光材料。

第二方面，一种制备上述具有高回弹性能的发光水凝胶材料的方法，包括如下步骤：

S1.配置PC溶液：将PC溶解于蒸馏水中；

S2.配置AA溶液：用NaOH溶液将丙烯酸钠的pH调至中性，定容；

S3.成型水凝胶：将PC溶液与丙烯酸钠溶液充分混合后加入交联剂MBA和引发剂过硫酸铵，混合均匀，倒入模具，加热成型，风干；

S4.浸泡Eu：浸泡到Eu的乙醇溶液中；

S5.浸泡TTa：浸泡到TTa溶液中。

本方案采用自由基聚合这种简单易行的方法制备水凝胶，以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂将AA分子间通过化学交联的方式结合得到PAA，在此过程中，PAA和PC通过氢键相连，得到具有网络骨架的水凝胶。此后，通过浸泡Eu的乙醇溶液使Eu与PC的羧基官能团以配位键结合，从而与水凝胶网络骨架稳定相连；接着通过浸泡TTa溶液使TTa与Eu进一步配位形成稀土铕配合物，使稀土铕配合物能够均匀分布在基质的骨架网络中，避免了传统物理掺杂所制备材料的荧光猝灭现象。该实验操作简单，材料的后处理方便易于实施；具有良好的可加工性，能根据不同的要求加工成不同的形态，使得水凝胶材料的形态可以根据需要进行方便的设计；该制备方法可以应用于其它稀土离子发光体系以及天然生物大分子体系。