一种力致比率变色聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种力致比率变色聚合物及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：合成二苯乙烯腈衍生物，合成二苯乙烯腈衍生物的氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物薄膜或者二苯乙烯腈衍生物的聚乙烯醇薄膜，即为力致比率变色聚合物。本发明专利技术的力致比率变色聚合物其具有力学性质好、成本低和颜色变化丰富的特点，该材料通过发光颜色定量识别外界压力强度，可用于压力传感系统。

【技术实现步骤摘要】
一种力致比率变色聚合物及其制备方法
本专利技术属于化学
，具体地说，涉及一种力致比率变色聚合物及其制备方法。
技术介绍
压(力)致变色是指荧光颜色或/和强度等在外加机械力(摩擦、剪切等)或静压力作用下发生可逆变化的现象。静压力致变色(Piezochromicfluorescence，PCF)材料因为其荧光在压力作用下能连续改变，在压力传感系统(如深海潜水器和飞行器风洞试验等)、光学记录、防伪、信息显示和存储等领域拥有很大的应用潜力。目前，报道的力致变色材料主要有两大类：第一类有机小分子主要包括共轭化合物和金属配合物等，例如：专利一种多硝基取代四苯基乙烯化合物的制备及其应用(申请号：201310057959.4，申请日：2013-02-25，公开号：CN104003886A，公开日：2014-08-27)；以及专利一种具有压致变色性质的双芘类化合物、制备方法及其应用(申请号：201410147961.5，申请日：2014-04-14，公开号：CN103922915A，公开日：2014-07-16)，此类材料主要存在颜色变化单一、力学性质差和成本高的问题而且无法确定外界力和颜色的定量关系。第二类主要有机高分子材料和小分子掺杂聚合物材料。此类材料有较好的力学性质，为材料的实际应用奠定基础，但是颜色变化单一少见实现三种以上颜色的转变。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种力致比率变色聚合物及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种力致比率变色聚合物的制备方法，包括以下步骤：步骤1、二苯乙烯腈衍生物(I)的合成：其合成路线如下：称取对三苯胺苯乙腈(II)、邻甲基苯甲醛(III)和甲醇钠溶于色谱乙醇中；在氮气氛围保护下，室温搅拌反应，待有大量固体颗粒析出时终止反应；然后把反应体系放入冰箱过夜，之后过滤，滤饼用乙醇淋洗次，自然干燥后得到黄色粉末，即目标产物二苯乙烯腈衍生物(I)；步骤2、将二苯乙烯腈衍生物(I)固体粉末溶解于THF溶剂中，加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物颗粒，进行超声，同时不断加入THF溶剂直至溶解，最终获得二苯乙烯腈衍生物和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物衍生物混合溶液；将其旋涂，干燥成膜，得到二苯乙烯腈衍生物的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物薄膜，即为力致比率变色聚合物；或者，将二苯乙烯腈衍生物(I)固体粉末溶解于六氟异丙醇溶剂中，加入聚乙烯醇颗粒，进行超声，同时不断加入六氟异丙醇溶剂直至溶解，最终获得二苯乙烯腈衍生物和聚乙烯醇混合溶液，将其旋涂，干燥成膜，得到二苯乙烯腈衍生物的聚乙烯醇薄膜，即为力致比率变色聚合物。进一步地，三苯胺苯乙腈与邻甲基苯甲醛的摩尔比为1:1-1:1.1；三苯胺苯乙腈：甲醇钠：色谱乙醇为10mmol:0.8-1.2mmol:40-50ml。进一步地，搅拌反应时间为8-12h。进一步地，冰箱的温度为-20-0℃。进一步地，每次淋洗用的乙醇与三苯胺苯乙腈的体积摩尔比(L/mol)为2:1，淋洗次数为3次。进一步地，二苯乙烯腈衍生物固体粉末与溶剂的质量体积比(mg/mL)为1:10-50:10，二苯乙烯腈衍生物固体粉末与氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物颗粒的质量比(g/g)为0.1：1000-5:100；二苯乙烯腈衍生物固体粉末与聚乙烯醇颗粒的质量比(g/g)为0.1：1000-5:100。本专利技术还公开了一种上述的制备方法制备得到的力致比率变色聚合物。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：本专利技术的力致比率变色聚合物其具有力学性质好(该聚合物制备的薄膜可弯曲、拉伸和剪切等)、成本低和颜色变化丰富的特点，关键是该材料通过发光颜色定量识别外界压力强度，可用于压力传感系统。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术掺杂量为0.5％的SEBS薄膜(0.5％OPVs@SEBS)压力和光谱的关系图；其中，OPVs为二苯乙烯腈衍生物的缩写；图2是本专利技术掺杂量为0.1‰和2％的PVA薄膜(2％OPVs@PVA和0.1‰OPVs@PVA)压力和光谱的关系图；图3是本专利技术掺杂量为2％和5％的SEBS薄膜(2％OPVs@PVA和5％OPVs@PVA)压力和光谱的关系图。具体实施方式以下将配合实施例来详细说明本专利技术的实施方式，藉此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。本专利技术公开了一种力致比率变色聚合物的制备方法，包括以下步骤：步骤1、小分子二苯乙烯腈衍生物(I)的合成：其合成路线如下：称取对三苯胺苯乙腈(II)、邻甲基苯甲醛(III)和甲醇钠溶于色谱乙醇中，其中，三苯胺苯乙腈与邻甲基苯甲醛摩尔比为1:1-1:1.1；三苯胺苯乙腈：甲醇钠：色谱乙醇为10mmol:0.8-1.2mmol:40-50ml；在氮气氛围保护下，室温搅拌反应8-12h，待有大量固体颗粒析出时终止反应；然后把反应体系放入-20-0℃冰箱过夜，之后过滤，滤饼用乙醇淋洗3次，每次淋洗用的乙醇与三苯胺苯乙腈的体积摩尔比(L/mol)为2:1，自然干燥后得到黄色粉末，即目标产物二苯乙烯腈衍生物(I)，缩写为OPVs。其中，(II)分子量360g/mol；(I)分子量462g/mol；(III)分子量120g/mol；物质(II)和(III)投料比例控制1:1或者(III)略微过量，但是不能超过1:1.1；催化剂(甲醇钠)量控制0.04g左右，但是不能超过0.08g。步骤2、将二苯乙烯腈衍生物固体粉末(I)溶解于THF溶剂中，然后加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)颗粒，其中，二苯乙烯腈衍生物固体粉末与THF溶剂的质量体积比(mg/mL)为1:10-50:10，二苯乙烯腈衍生物固体粉末与氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物颗粒的质量比(g/g)为0.1：1000-5:100；进行超声，同时不断加入THF溶液直至溶解，最终获得二苯乙烯腈衍生物和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物混合溶液，其中，二苯乙烯腈衍生物的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物混合溶液的掺杂量为0.1‰-5％，将其旋涂，干燥成膜，得到二苯乙烯腈衍生物的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物薄膜，即为力致比率变色聚合物，该薄膜都能拉伸、弯曲和剪切，具有较强的荧光。或者，将二苯乙烯腈衍生物固体粉末(I)溶解于六氟异丙醇溶剂中，然后加入聚乙烯醇(PVA)颗粒，其中，二苯乙烯腈衍生物固体粉末与六氟异丙醇溶剂的质量体积比(mg/mL)为1:10-50:10，二苯乙烯腈衍生物固体粉末与聚乙烯醇(PVA)的质量比(mg/g)为0.1：1000-5:100；进行超声，同时不断加入六氟异丙醇溶剂直至溶解，最终获得二苯乙烯腈衍生物和六氟异丙醇混合溶液，其中，二苯乙烯腈衍生物和聚乙烯醇混合溶液的掺杂量为0.1‰-5％，将其旋涂，干燥成膜，得到二苯乙烯腈衍生物的聚乙烯醇薄膜，该薄膜都能拉伸、弯曲和剪切，具有较强的荧光。大部分荧光分子很贵，而聚合物高分子很便宜，本专利技术最大掺杂5％，这样可以大大降低成本。实施例1一种力致比率变色聚合物的制备方法，包括以下步骤：步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种力致比率变色聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、二苯乙烯腈衍生物(I)的合成：其合成路线如下：

【技术特征摘要】
1.一种力致比率变色聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、二苯乙烯腈衍生物(I)的合成：其合成路线如下：称取对三苯胺苯乙腈(II)、邻甲基苯甲醛(III)和甲醇钠溶于色谱乙醇中；在氮气氛围保护下，室温搅拌反应，待有大量固体颗粒析出时终止反应；然后把反应体系放入冰箱过夜，之后过滤，滤饼用乙醇淋洗次，自然干燥后得到黄色粉末，即目标产物二苯乙烯腈衍生物(I)；步骤2、将二苯乙烯腈衍生物(I)固体粉末溶解于THF溶剂中，加入氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物颗粒，进行超声，同时不断加入THF溶剂直至溶解，最终获得二苯乙烯腈衍生物和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物衍生物混合溶液；将其旋涂，干燥成膜，得到二苯乙烯腈衍生物的氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物薄膜，即为力致比率变色聚合物；或者，将二苯乙烯腈衍生物(I)固体粉末溶解于六氟异丙醇溶剂中，加入聚乙烯醇颗粒，进行超声，同时不断加入六氟异丙醇溶剂直至溶解，最终获得二苯乙烯腈衍生物和聚乙烯醇混合溶液，将其旋涂，干燥成膜，得到二苯乙烯腈衍生物的聚乙烯醇薄膜，即为力致比率变色聚合物。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉建，孙璟玮，曹枫，潘国祥，唐培松，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33