本发明专利技术公开了属于光学传感材料领域的一种具有湿度敏感特性的荧光响应薄膜材料及其制备方法。本发明专利技术基于静电纺丝法将4-(4-(二甲氨基)苯乙烯基)吡啶与聚乙烯吡咯烷酮聚合物复合制备了一类新型荧光薄膜材料。单纯的4-(4-(二甲氨基)苯乙烯基)吡啶并不具备湿敏荧光变色特性，通过引入具有分散作用的聚合物，改变了4-(4-(二甲氨基)苯乙烯基)吡啶有机分子的空间排列方式和分子间相互作用，导致不同外界相对湿度能迅速改变4-(4-(二甲氨基)苯乙烯基)吡啶与聚合物复合薄膜的荧光性能。该复合材料充分利用了静电纺丝技术可制备具有高分散性和高比表面薄膜的特点，为具有优质光学特性的湿敏荧光传感器件以及响应时间短，高精度湿度计的设计制造提供了新的途径。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学传感材料
，特别是提供了。为新型荧光传感薄膜材料制备提供了新的设计思路和可行性方案。
技术介绍
湿度是人类生存环境中重要的外界因素，相对湿度通常表示空气中所含水分的百分比。湿度的高效和快速监测对于环保，气象，航空，食品，轻工，化学品，制药等诸多领域具有重要意义。当前，常见的湿度传感器(如湿度计)是基于半导体元件的电子学原理。通过外界湿度的变化导致半导体元件的电学特性(如电阻，电容和介电常数等)发生改变，从而实现对湿度的监测。然而目前的湿度计存在对湿度响应时间较长、湿度检测滞后性等问题，如何开发新型的响应速度快，分辨率高的湿度敏感材料是未来智能化检测的发展方向，荧光分析具有响应灵敏和易于识别等特点。近年来，智能响应荧光材料有了长足发展，该类材料是指在光、电、压、热等不同外界刺激下，可以改变荧光的发射波长。由于其信号灵敏，响应速度快等特点，越来越受到人们的广泛关注，这类材料在传感器、光学防伪及开关等领域具有极强的应用价值。如何基于上述智能响应原理发展新型的湿度敏感荧光材料是构建新型湿度敏感元件的重要策略。目前，具有快速可逆监测湿度变化的荧光材料还鲜有报道。同时，为了满足未来湿度荧光器件和传感功能的实现，通过简便有效的方法制备湿度敏感荧光薄膜材料仍然是一个挑战。静电纺丝是一种制备纳米微米尺度纤维的简单易行、成本低廉的有效途径。该技术是通过高压静电将聚合物或者具有粘弹性的溶液制备成微米或纳米级直径纤维直至纤维薄膜的一种加工技术。静电纺丝纤维薄膜因为具有高比表面积、易于操作等特点在药物载释、超净纳米过滤、水处理、化妆品和能源等方面有较高的应用价值。通过静电纺丝技术得到的薄膜在介观尺度上是无序的，但在宏观上其物性又是均匀的。因此由静电纺丝法得到的荧光薄膜的光学性能具有良好的均一性。基于静电纺丝制备薄膜的简便性与可设计性，有望通过此种方法得到具有特殊光学性能的新型光学材料。本专利技术紧密结合目前湿度敏感材料的发展需求，同时结合智能响应荧光材料响应效果等方面存在的问题，选取(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物作为制备湿度敏感响应薄膜的分子基元，将聚乙烯吡咯烷酮作为形成薄膜材料的介质分子，通过静电纺丝法制备出具有湿度响应的智能荧光薄膜材料。通过调变(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物与聚乙烯吡咯烷酮的质量比，实现了材料湿敏荧光变色效果的调控。相比于无湿度响应的单纯(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物，系列薄膜材料实现了材料对湿度刺激荧光响应的特性。并且此方法具有操作简便，成本低廉和灵敏度高等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了，为发展新型湿度响应荧光薄膜的设计合成提供新的思路与方法。本专利技术通过将(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物与聚乙烯吡咯烷酮混合溶液通过静电纺丝法制备了新型荧光薄膜材料。(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物本身并没有湿敏响应的特性；当引入了具有分散作用的聚合物，改变有机分子的空间排列方式和分子间相互作用，使得薄膜材料具有迅速，可逆的湿度响应光学性能。该复合材料充分利用了静电纺丝制备高分散和高比表面薄膜的特点，得到了具有湿度刺激响应特性的新型荧光薄膜材料，为具有优质光学特性的智能传感材料和光学防伪器件的制备提供了新的思路和途径。制备步骤如下:I)静电纺丝溶液的制备:a.称量物质的量为IX 10_4?5X10 _4mol的4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶(简称DSP) οb.称量聚乙烯吡咯烷酮K90(简称PVP)，其物质的量为3X10—6?6X10_6mol ;c.将上述DSP与PVP共同溶于10?30ml的甲醇溶液中。d.将DSP与PVP共混的溶液进行搅拌直至粉末完全溶解。2)荧光薄膜的制备:a.静电纺丝仪器的准备工作:将针头和收集屏幕之间的接收距离调节为10?25cm;仪器内相对湿度=30% ;温度=60°C ;选择喷丝口的针头形状为圆型。b.将DSP与PVP共混的甲醇溶液加入喷嘴装置中；c.施加20?30KV的高电压，溶液在高电压的作用下转变为带电喷射流，所述喷射流沉积在接收屏的表面上；d.经过一定时间的静电纺丝后，在接收屏上收集到一层均匀的白色纤维薄膜最终形成大小约为30cmX 40cm薄膜。将上述所制备的材料:1.放入相对湿度为15%到95%的任意气氛中，可观察到薄膜的荧光由蓝色变为蓝绿色或绿色。2.进行荧光光谱表征显示薄膜的发射光谱随着湿度的增大发生了明显红移。本专利技术的优点在于:将(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物与聚乙烯吡咯烷酮混合溶液通过静电纺丝法制备了新型湿敏荧光响应薄膜材料。而单一的(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物本身并无此特性。静电纺丝过程可以实现(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物在聚合物基质中的高度分散，从而改变了分子的空间排列方式和分子间相互作用，使得通过外界湿度的改变迅速调控(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物的荧光性能。该复合材料充分利用了静电纺丝制备高比表面薄膜的特点，得到了具有湿度刺激响应的新型荧光薄膜材料，实现了(4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物光学功能的优化和改变，拓宽了单一化合物薄膜的应用空间和制备范围。同时为具有优质光学特性的新型智能材料和光学防伪材料的制备提供了新的思路和途径。【附图说明】图1为DSP@PVP(0.5% )薄膜湿度响应荧光图图2为DSP@PVP(1.0% )薄膜湿度响应荧光图【具体实施方式】【实施例1】I)称取0.0265g (4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物DSP，以及5.3g聚乙烯吡咯烷酮PVP ；2)将两者混合均匀，放入15ml甲醇溶液中，在20ml烧杯中，以3000r/min条件下搅拌两个小时；3)荧光薄膜的制备:a.静电纺丝仪器的准备工作:将针头和收集屏幕之间的距离调节为17cm ;仪器内湿度为30% ;温度为50°C ;选择喷丝口的针头形状为圆型；b.将含有DSP和PVP的甲醇溶液加入喷嘴装置中；c.施加22KV的高电压，溶液在高电压的作用下转变为带电喷射流，所述喷射流沉积在基材的表面上；d.并且所述喷射流中的聚合物固化从而形成纳米纤维，最终形成自然光下为白色的薄膜。【实施例2】I)称取0.0530g (4-(4-( 二甲氨基)苯乙烯基)吡啶化合物DSP，以及5.3g聚乙烯吡咯烷酮PVP ；2)将两者混合均匀，放入25ml甲醇溶液中，在50ml烧杯中，以2000r/min条件下搅拌两个小时；3)荧光薄膜的制备:a.静电纺丝仪器的准备工作:将针头和收集屏幕之间的距离调节为17cm ;仪器内湿度为25% ;温度为50°C ;选择喷丝口的针头形状为圆型；b.将含有DSP和PVP的甲醇溶液加入喷嘴装置中；c.施加22KV的高电压，溶液在高电压的作用下转变为带电喷射流，所述喷射流沉积在基材的表面上；d.并且所述喷射流中的聚合物固化从而形成纳米纤维，最终形成自然光下为白色的薄膜。对实施例1和例2中的产物进行表征:对不同湿度的薄膜进行荧光测试，由图可以看出薄膜在湿度增大的条件下发射光谱发生明显红移。【主权项】1.一种具有湿度敏感特性的荧光响应薄膜材料，其特征在于，基于静电纺本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有湿度敏感特性的荧光响应薄膜材料，其特征在于，基于静电纺丝技术，所描述的材料4‑(4‑(二甲氨基)苯乙烯基)吡啶与聚乙烯吡咯烷酮混合制备荧光薄膜，从而改变了4‑(4‑(二甲氨基)苯乙烯基)吡啶有机分子的空间排列和相互作用方式，同时薄膜的疏松和高比表面特性使通过不同外界相对湿度能迅速调控4‑(4‑(二甲氨基)苯乙烯基)吡啶与聚合物复合薄膜的荧光性能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：闫东鹏，方晓雨，高瑞，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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