一种光功能高分子材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光功能高分子材料的制备方法，包括如下过程：称取一定量的维生素B6溶于水中，然后向其中加入丙烯酰胺，混合均匀后加入甲苯二异氰酸酯，恒温反应2h，得到不饱和吡啶单体，然后进行铕离子的络合，接着将络合后的单体与三氟甲烷磺酸反应，得到氟化不饱和铕络合单体，最后将单体与乙烯基三甲氧基硅烷进行自由基聚合反应得到光功能材料。本发明专利技术在材料制备过程中，将铕离子先络合在单体上，然后经过自由基聚合反应制备光功能材料，在自由基聚合过程中，单体分子之间聚合交联形成网状的结构，将铕离子包覆固定在网状结构中，进而对铕离子进行保护，使其荧光寿命增加。

Preparation of a Photofunctional Polymer Material

The invention discloses a preparation method of optical functional macromolecule material, which includes the following processes: weighing a certain amount of vitamin B6 and dissolving in water, then adding acrylamide to it, mixing evenly, adding toluene diisocyanate, reacting at constant temperature for 2 hours, obtaining unsaturated pyridine monomer, then complexing europium ion, and then reacting the complexed monomer with trifluoromethanesulfonic acid. The fluorinated unsaturated europium complex monomer was obtained, and the photofunctional materials were obtained by free radical polymerization of the monomer with vinyl trimethoxysilane. In the process of material preparation, Europium ions are first complexed on monomers, and then photofunctional materials are prepared by free radical polymerization. In the process of free radical polymerization, monomer molecules are polymerized and crosslinked to form a network structure, and Europium ions are coated and fixed in the network structure, thereby protecting Europium ions and increasing their fluorescence lifetime.

【技术实现步骤摘要】
一种光功能高分子材料的制备方法
本专利技术属于高分子材料制备领域，涉及一种光功能高分子材料的制备方法。
技术介绍
在信息化时代记录、存储、传递和处理大容量的信息都离不开管技术，而支撑光技术的则是光功能材料，现有的光功能材料主要是无机材料，主要涉及稀土元素铕、铒等无机材料，但是这些无机材料由于荧光寿命短，通常与有机材料进行复合，现有的复合材料通常是先制备功能性聚合物，然后再与无机材料进行络合，制备的聚合物热稳定性较差，进而影响复合材料的功能，同时聚合后的分子支链较多，空间位阻较大，影响无机材料的络合，并且部分无机材料直接络合在聚合物表面，聚合物不能对无机材料进行保护，使得无机材料的荧光寿命缩短。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光功能高分子材料的制备方法，在材料制备过程中，将铕离子先络合在单体上，然后经过自由基聚合反应制备光功能材料，在铕离子与单体络合过程中，由于单体的结构单一，支链数量少，使得铕离子在简单的条件下即可进行络合固定，并且在络合固定后，在自由基聚合过程中，单体分子之间聚合交联形成网状的结构，将铕离子包覆固定在网状结构中，进而对铕离子进行保护，使其荧光寿命增加，解决了现有的光功能材料先进行聚合反应，然后再进行稀土元素离子的络合，在络合过程中，由于聚合物分子支链较多，空间位阻较大，使得聚合物分子中很多作用位点不能实现与铕离子的固定，使得络合的铕离子含量减少，并且有的铕离子络合在聚合物分子链外侧，导致铕离子的荧光猝灭较快，进而造成荧光寿命的降低的问题。本专利技术在光功能材料制备过程中，加入三氟甲烷磺酸，通过脱水反应，使得三氟甲烷磺酸接枝在单体上，进而使得制备的光功能材料上含有大量的氟元素，使得单体的耐老化耐热性能增强，进而使得单体的热稳定性能增强，同时在单体自由基聚合时，通过加入乙烯基三甲氧基硅烷，通过缩合反应将乙烯基三甲氧基硅烷接枝在材料上时，使得光功能材料上含有大量的硅氧烷键，在高温下硅氧烷键就会生成Si键或Si-C键的无机隔氧绝热保护层，进而使得材料内部的分子结构功能基团不会氧化减少，进而能够进一步提高光功能材料的热稳定性，解决了现有的复合材料通常是先制备功能性聚合物，然后再与无机材料进行络合，制备的聚合物热稳定性较差，进而影响复合材料的功能的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种光功能高分子材料的制备方法，包括如下过程：第一步：称取一定量的维生素B6溶于水中，配置成维生素B6水溶液，并将维生素B6水溶液加入反应容器中，然后向其中加入丙烯酰胺，混合均匀后升温至60℃，向反应容器中加入甲苯二异氰酸酯，恒温反应2h，然后降低至室温进行蒸发结晶，得到不饱和吡啶单体，反应结构式如下,此时得到的不饱和吡啶单体中含有大量的羰基和杂化氮原子，都同时能够与铕离子进行络合，并且由于维生素B6的芳香杂环上含有三个羟基，其中两个羟基通过甲苯二异氰酸酯与丙烯酰胺反应，使得两个羟基上分别接枝三个羰基和一个烯烃基，六个羰基同时作用与铕离子，能够牢固的与铕离子进行络合固定，同时另外一个羟基通过甲苯二异氰酸酯与丙烯酰胺反应，使得该羟基上也接枝三个羰基和一个烯烃基，其中的三个羰基与杂化氮原子和相邻不饱和吡啶单体中的三个羰基与杂化氮原子均能够与铕离子络合固定，使得相邻两个不饱和吡啶单体之间通过铕离子络合连接，形成较大的网状结构，并且由于每相邻两个不饱和吡啶单体之间均固定有三个铕离子，每个铕离子至少由六个化学键进行络合固定，使得铕离子的固定更牢固，进而提高铕离子的荧光稳定性和热稳定性；其中每克维生素B6中加入水11.5-12mL,同时每克维生素B6中加入丙烯酰胺0.63-0.65g，加入甲苯二异氰酸酯1.21-1.22g；第二步，将第一步中制备的不饱和吡啶单体加入乙醇溶液中，常温下分散均匀，然后向其中加入六水合氯化铕，常温下超声分散反应15h，然后进行过滤洗涤，得到不饱和铕络合单体，反应结构式如下；其中每克不饱和吡啶单体中加入乙醇8-9mL,加入六水合氯化铕0.87g；第三步，将第二步中制备的不饱和铕络合单体和乙醇溶液加入三口烧瓶中，在冰水浴中搅拌混合均匀，然后通过滴液漏斗向三口烧瓶中逐滴加入三氟甲烷磺酸，边滴加边搅拌，控制每分钟滴加5-6mL,滴加完全后升温至45℃搅拌反应4h，然后使用浓度为3％的碳酸钠溶液洗涤至中性，再使用乙醇冲洗后烘干，得到氟化不饱和铕络合单体，该单体的结构式如下；由于单体中两个羰基均具有较高的吸电子能力，使得两个羰基之间的亚氨基活性极强，亚氨基上的氢很活泼，很容易脱去，三氟甲烷磺酸具有较高的酸性，其中的磺酸羟基很容易与亚氨基上的氢结合形成水，由于三氟甲烷磺酸反应过程中放出大量的热，使得形成的水快速脱去，进而使得三氟甲烷磺酸通过脱水反应结合在单体链上，使得单体上含有大量的氟元素，使得单体的耐老化耐热性能增强，进而使得单体的热稳定性能增强，进而使得单体中铕离子的荧光性能延长；每克不饱和铕络合单体中加入乙醇7mL,加入三氟甲烷磺酸0.56-0.58g；第四步，将第三步中制备的氟化不饱和铕络合单体和无水乙醇加入三口烧瓶中，同时向其中加入过氧化苯甲酰，混合均匀后升温至90℃，然后向三口烧瓶中逐滴加入乙烯基三甲氧基硅烷，控制滴加速度为每分钟12-13mL，滴加完全后升温至120℃搅拌反应3h，然后进行过滤洗涤，得到光功能材料，其中氟化不饱和铕络合单体中含有不饱和键，在引发剂过氧化苯甲酰的作用下与乙烯基三甲氧基硅烷发生自由基聚合反应，得到光功能材料，其中乙烯基三甲氧基硅烷通过缩合反应接枝在材料上时，在高温下硅氧烷键就会生成Si键或Si-C键的无机隔氧绝热保护层，使得内部的铕离子不受高温的影响，进而能够进一步提高光功能材料的热稳定性，其中光功能材料的结构式如下；每克氟化不饱和铕络合单体中加入无水乙醇13mL,加入过氧化苯甲酰0.86-0.88g，加入乙烯基三甲氧基硅烷0.37-0.39g；本专利技术的有益效果：本专利技术在材料制备过程中，将铕离子先络合在单体上，然后经过自由基聚合反应制备光功能材料，在铕离子与单体络合过程中，由于单体的结构单一，支链数量少，使得铕离子在简单的条件下即可进行络合固定，并且在络合固定后，在自由基聚合过程中，单体分子之间聚合交联形成网状的结构，将铕离子包覆固定在网状结构中，进而对铕离子进行保护，使其荧光寿命增加，解决了现有的光功能材料先进行聚合反应，然后再进行稀土元素离子的络合，在络合过程中，由于聚合物分子支链较多，空间位阻较大，使得聚合物分子中很多作用位点不能实现与铕离子的固定，使得络合的铕离子含量减少，并且有的铕离子络合在聚合物分子链外侧，导致铕离子的荧光猝灭较快，进而造成荧光寿命的降低的问题。本专利技术在光功能材料制备过程中，加入三氟甲烷磺酸，通过脱水反应，使得三氟甲烷磺酸接枝在单体上，进而使得制备的光功能材料上含有大量的氟元素，使得单体的耐老化耐热性能增强，进而使得单体的热稳定性能增强，同时在单体自由基聚合时，通过加入乙烯基三甲氧基硅烷，通过缩合反应将乙烯基三甲氧基硅烷接枝在材料上时，使得光功能材料上含有大量的硅氧烷键，在高温下硅氧烷键就会生成Si键或Si-C键的无机隔氧绝热保护层，进而使得材料内部的分子结构功能基团不会氧化减少，进而能够进一步提高光功能材料的热稳定性，解决了现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光功能高分子材料的制备方法，其特征在于，包括如下过程：第一步：称取一定量的维生素B6溶于水中，配置成维生素B6水溶液，并将维生素B6水溶液加入反应容器中，然后向其中加入丙烯酰胺，混合均匀后升温至60℃，向反应容器中加入甲苯二异氰酸酯，恒温反应2h，然后降低至室温进行蒸发结晶，得到不饱和吡啶单体；第二步，将第一步中制备的不饱和吡啶单体加入乙醇溶液中，常温下分散均匀，然后向其中加入六水合氯化铕，常温下超声分散反应15h，然后进行过滤洗涤，得到不饱和铕络合单体；第三步，将第二步中制备的不饱和铕络合单体和乙醇溶液加入三口烧瓶中，在冰水浴中搅拌混合均匀，然后通过滴液漏斗向三口烧瓶中逐滴加入三氟甲烷磺酸，边滴加边搅拌，滴加完全后升温至45℃搅拌反应4h，然后使用浓度为3％的碳酸钠溶液洗涤至中性，再使用乙醇冲洗后烘干，得到氟化不饱和铕络合单体；第四步，将第三步中制备的氟化不饱和铕络合单体和无水乙醇加入三口烧瓶中，同时向其中加入过氧化苯甲酰，混合均匀后升温至90℃，然后向三口烧瓶中逐滴加入乙烯基三甲氧基硅烷，控制滴加速度为每分钟12‑13mL，滴加完全后升温至120℃搅拌反应3h，然后进行过滤洗涤，得到光功能材料。...

【技术特征摘要】
1.一种光功能高分子材料的制备方法，其特征在于，包括如下过程：第一步：称取一定量的维生素B6溶于水中，配置成维生素B6水溶液，并将维生素B6水溶液加入反应容器中，然后向其中加入丙烯酰胺，混合均匀后升温至60℃，向反应容器中加入甲苯二异氰酸酯，恒温反应2h，然后降低至室温进行蒸发结晶，得到不饱和吡啶单体；第二步，将第一步中制备的不饱和吡啶单体加入乙醇溶液中，常温下分散均匀，然后向其中加入六水合氯化铕，常温下超声分散反应15h，然后进行过滤洗涤，得到不饱和铕络合单体；第三步，将第二步中制备的不饱和铕络合单体和乙醇溶液加入三口烧瓶中，在冰水浴中搅拌混合均匀，然后通过滴液漏斗向三口烧瓶中逐滴加入三氟甲烷磺酸，边滴加边搅拌，滴加完全后升温至45℃搅拌反应4h，然后使用浓度为3％的碳酸钠溶液洗涤至中性，再使用乙醇冲洗后烘干，得到氟化不饱和铕络合单体；第四步，将第三步中制备的氟化不饱和铕络合单体和无水乙醇加入三口烧瓶中，同时向其中加入过氧化苯甲酰，混合均匀后升温至90℃，然后向三口烧瓶中逐滴加入乙烯基三甲氧基硅烷，控制滴加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：金会兰，林少慧，
申请(专利权)人：广州益峰尖纸制品有限公司，林少慧，
类型：发明
国别省市：广东,44