一种含萘酰亚胺和罗丹明的荧光聚合物的制备及应用方法，属于高分子荧光材料技术领域。本发明专利技术以丙烯酸酯类、萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯为聚合单体，通过自由基共聚反应合成可发射绿光和橙红光的双色荧光聚合物。本发明专利技术制备的荧光聚合物能在蓝光照射下发出绿色荧光和橙红色荧光，在改变填料比的情况下，绿光和红光的发光强度具有可调控性质。该荧光聚合物是良好的荧光转换材料，可以在显示照明领域、重金属检测领域、生物成像领域具有潜在的应用价值。
Preparation and Application of a Fluorescent Polymer Containing Naphthalimide and Rhodamine
【技术实现步骤摘要】
一种含萘酰亚胺和罗丹明的荧光聚合物的制备及应用方法
本专利技术属于高分子荧光材料
，涉及了一种荧光聚合物材料，其在显示与照明领域、重金属检测领域、生物成像领域具有潜在的应用价值。技术背景具有吸—供电子共轭体系的萘酰亚胺和罗丹明衍生物是传统的荧光染料，具有高的荧光量子效率，但存在浓度聚集猝灭的缺点。过去的几年间，为了增加其广泛的应用性能，科研工作者一直在致力于有效的解决浓度聚集猝灭问题。目前，多以将其接枝到高分子连段上，借助高分子链的分散作用，有效的分散荧光染料分子的距离。目前的荧光聚合物大都以发射单色荧光为主，但通过接枝不同种类的荧光分子基团、利用荧光分子之间的荧光共振能量转移，可实现多色荧光的发射，从而可大大拓展荧光聚合物的应用。应用的领域主要有：高效率的多色的荧光聚合物可以涂覆成光致转换薄膜，应用于显示照明领域；罗丹明荧光分子是一种敏感的离子探针，而含多荧光发色团的聚合物能通过其中不同荧光团猝灭或增强的程度不同也能实现荧光颜色变化；调节共聚单体,荧光材料具有很好的生物相容性,荧光强度可以很好地满足常用的细胞成像。基于以上问题，本专利技术设计合成了一种荧光聚合物，通过萘酰亚胺和罗丹明荧光小分子之间发生的荧光共振能量转移作用，即在蓝光波长激发，可发出稳定的绿光和橙红光。另外，本专利技术制备的荧光聚合物具有稳定的荧光性能和高效的荧光效率，可在显示照明领域、重金属检测领域、生物成像领域具有潜在的应用价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种含萘酰亚胺和罗丹明的荧光聚合物的制备及应用方法。本专利技术通过将丙烯酸酯类、萘酰亚胺衍生物和罗丹明B衍生物通过无规共聚反应合成聚合物，得到由蓝光激发双色荧光聚合物，并通过改变萘酰亚胺和罗丹明B衍生物的比例可调控绿光和橙红光的发光强度。一种含萘酰亚胺和罗丹明的荧光聚合物的制备方法，其特征在于，以丙烯酸酯类、萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯为聚合单体，通过自由基共聚反应合成可发射绿光和橙红光的双色荧光聚合物，双色荧光聚合物分为荧光聚合物P1和荧光聚合物P2两种；具体制备步骤为：步骤1：制备萘酰亚胺己烯：将4-氨己基-1,8萘酰亚胺与K2CO3共混在二甲基甲酰胺反应溶剂中60～80摄氏度搅拌10～30分钟，然后加入1，6-溴己烯在40～50摄氏度下反应20～24小时，反应结束后得到混合溶液A，将其溶于2～5倍质量的二氯甲烷中，加入10～15倍质量的去离子水萃取分液；收集二氯甲烷溶液，减压蒸馏除去大部分二氯甲烷后，得到混合溶液B。混合溶液B在正己烷当中沉淀得到粗产物A，正己烷的质量为混合溶液B的10～20倍；将粗产物A用凝胶色谱柱层析法进行提纯处理，层析液为乙酸乙酯和石油醚，得到纯化的萘酰亚胺己烯产物，乙酸乙酯：石油醚体积比为1:5；其中4-氨己基-1,8萘酰亚胺、K2CO3和1，6-溴己稀的摩尔比控制在1:1～2:3～8范围，其中4-氨己基-1,8萘酰亚胺与二甲基甲酰胺的质量比控制在1:10～20范围。步骤2：制备罗丹明己烯：将罗丹明B与K2CO3共混在二甲基甲酰胺反应溶剂中50～80摄氏度搅拌25～35分钟，然后加入1，6-溴己烯、碘化钾和对苯二酚在70～80摄氏度下进行反应24～30小时，反应结束后得到混合溶液C，将其溶于2～5倍质量的二氯甲烷中，加入10～15倍质量的去离子水萃取分液；收集二氯甲烷溶液，减压蒸馏除去大部分二氯甲烷后，得到混合溶液D。混合溶液D在正己烷当中沉淀得到粗产物B，正己烷的质量为混合溶液D的8～12倍；将粗产物B用凝胶色谱柱层析法进行提纯处理，层析液为乙酸乙酯和甲醇，得到纯化的罗丹明己烯产物，乙酸乙酯：甲醇体积比为3:2；其中罗丹明B、K2CO3和1，6-溴己稀的摩尔比控制在1:5～10:5～20范围，罗丹明B与二甲基甲酰胺的质量比控制在1:10～20范围，碘化钾和对苯二酚微量。步骤3：制备荧光聚合物：向装有二甲基甲酰胺反应溶剂的烧瓶中依次加入丙烯酸酯类，萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯，填充氩气15～30分钟保护，添加引发剂偶氮二异丁腈，于60～80摄氏度反应36～72小时；反应结束后得到混合溶液E，混合溶液E在10～15倍质量的去离子水中沉淀，离心分离固体，利用甲醇溶液超声洗涤20～50分钟，离心洗涤3～5次，至上层清液无色。将固体产物置于真空干燥箱中60摄氏度干燥24～36小时，最终得到深红色的固体块状荧光聚合物；去离子水的质量为混合溶液E的10～15倍；甲基丙稀酸甲酯，萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯的摩尔比控制在90～98:1～5:1～5范围，丙烯酸酯类与二甲基甲酰胺的质量比控制在1:10～20范围。进一步地，步骤1中4-氨己基-1,8萘酰亚胺的制备方法是：将4-溴-1,8萘酰亚胺和己胺溶解在二甲基亚砜中，混合均匀后在90～100摄氏度下反应4～6小时，得到混合溶液F；反应过程中由薄层色谱实时监测，监测过程所用溶剂为氯仿、甲醇，氯仿：甲醇/40:1，反应结束后在上述混合溶液F质量的8～12倍的去离子水中沉淀，过滤收集沉淀并用混合溶液F质量的0.5～2倍的去离子水多次冲洗，干燥得到4-氨己基-1,8萘酰亚胺；其中，4-溴-1,8萘酰亚胺和己胺的摩尔比为1:1.5～3；其中4-溴-1,8萘酰亚胺与二甲基亚砜的质量比控制在1:5～15范围。进一步地，其中的4-溴-1,8萘酰亚胺的制备方法是：将4-溴-1,8萘二甲酸酐加入到氨水中在45～50摄氏度下搅拌反应10～12小时，得到混合溶液G，反应结束后在混合溶液G质量的8～12倍的去离子水中沉淀，收集沉淀，干燥得到4-溴-1,8萘酰亚胺；其中4-溴-1,8萘二甲酸酐和氨水的摩尔比控制在1:20～30范围。进一步地，步骤3得到的荧光聚合物,其结构特征为包含萘酰亚胺、罗丹明衍生物等荧光基团。进一步地，所述丙烯酸酯类包含丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯等。一种按照如上所述方法制备的荧光聚合物的应用方法，其特征在于按照步骤3所述的方法制备得到的具有蓝光激发的荧光聚合物，将其制得的聚合物溶液置于比色皿中，波长450纳米的蓝光激发，通过荧光分光光度计表征其荧光性质，发出高效的绿色和橙红色荧光，可应用于荧光显示方面；一种按照如上所述方法制备的荧光聚合物的应用方法，其特征在于将调控甲基丙烯酸甲酯、萘酰亚胺和罗丹明B衍生物的比例，荧光聚合物P1中丙烯酸酯类、萘酰亚胺和罗丹明B衍生物的摩尔比为98:1:1、荧光聚合物P2中丙烯酸酯类、萘酰亚胺和罗丹明B衍生物的摩尔比为94:3:3，可应用于照明LED灯的色温调控。一种按照如上所述方法制备的荧光聚合物的应用方法，其特征在于绿色和橙红色的荧光强度可随罗丹明B含量的增强而出现绿光下降，橙红光增强的效果。该高分子是一种可发射双色的荧光聚合物，该荧光聚合物可通过蓝光激发发射出稳定的绿光和橙红光。萘酰亚胺和罗丹明荧光基团可均匀分散在聚合物中，此荧光聚合物可高效地将蓝光转换成为绿光和橙红光。本专利技术的有益之处在于：本专利技术制备的荧光聚合物能在蓝光照射下发出绿色荧光和橙红色荧光，在改变填料比的情况下，绿光和红光的发光强度具有可调控性质。该荧光聚合物是良好的荧光转换材料，可以在显示照明领域、重金属检测领域、生物成像领域具有潜在的应用价值。附图说明图1为萘酰亚胺己烯的核磁谱图。图2为罗丹本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含萘酰亚胺和罗丹明的荧光聚合物的制备方法，其特征在于，以丙烯酸酯类、萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯为聚合单体，通过自由基共聚反应合成可发射绿光和橙红光的双色荧光聚合物,双色荧光聚合物分为荧光聚合物P1和荧光聚合物P2两种；具体制备步骤为：步骤1：制备萘酰亚胺己烯：将4‑氨己基‑1,8萘酰亚胺与K2CO3共混在二甲基甲酰胺反应溶剂中60～80摄氏度搅拌10～30分钟，然后加入1，6‑溴己烯在40～50摄氏度下反应20～24小时，反应结束后得到混合溶液A，将其溶于2～5倍质量的二氯甲烷中，加入10～15倍质量的去离子水萃取分液；收集二氯甲烷溶液，减压蒸馏除去大部分二氯甲烷后，得到混合溶液B；混合溶液B在正己烷当中沉淀得到粗产物A，正己烷的质量为混合溶液B的10～20倍；将粗产物A用凝胶色谱柱层析法进行提纯处理，层析液为乙酸乙酯和石油醚，得到纯化的萘酰亚胺己烯产物，乙酸乙酯：石油醚体积比为1:5；其中4‑氨己基‑1,8萘酰亚胺、K2CO3和1，6‑溴己稀的摩尔比控制在1:1～2:3～8范围，其中4‑氨己基‑1,8萘酰亚胺与二甲基甲酰胺的质量比控制在1:10～20范围；步骤2：制备罗丹明己烯：将罗丹明B与K2CO3共混在二甲基甲酰胺反应溶剂中50～80摄氏度搅拌25～35分钟，然后加入1，6‑溴己烯、碘化钾和对苯二酚在70～80摄氏度下进行反应24～30小时，反应结束后得到混合溶液C，将其溶于2～5倍质量的二氯甲烷中，加入10～15倍质量的去离子水萃取分液；收集二氯甲烷溶液，减压蒸馏除去大部分二氯甲烷后，得到混合溶液D；混合溶液D在正己烷当中沉淀得到粗产物B，正己烷的质量为混合溶液D的8～12倍；将粗产物B用凝胶色谱柱层析法进行提纯处理，层析液为乙酸乙酯和甲醇，得到纯化的罗丹明己烯产物，乙酸乙酯：甲醇体积比为3:2；其中罗丹明B、K2CO3和1，6‑溴己稀的摩尔比控制在1:5～10:5～20范围，罗丹明B与二甲基甲酰胺的质量比控制在1:10～20范围，碘化钾和1，6‑溴己稀质量比控制在1：100～1000，对苯二酚和1，6‑溴己稀质量比控制在1：100～1000；步骤3：制备荧光聚合物：向装有二甲基甲酰胺反应溶剂的烧瓶中依次加入丙烯酸酯类，萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯，填充氩气15～30分钟保护，添加引发剂偶氮二异丁腈，于60～80摄氏度反应36～72小时；反应结束后得到混合溶液E，混合溶液E在去离子水中沉淀，离心分离固体，利用甲醇溶液超声洗涤20～50分钟，离心洗涤3～5次，至上层清液无色；将固体产物置于真空干燥箱中60摄氏度干燥24～36小时，最终得到深红色的固体块状荧光聚合物；去离子水的质量为混合溶液E的10～15倍；丙烯酸酯类，萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯的摩尔比控制在90～98:1～5:1～5范围，丙烯酸酯类与二甲基甲酰胺的质量比控制在1:10～20范围。...
【技术特征摘要】
1.一种含萘酰亚胺和罗丹明的荧光聚合物的制备方法，其特征在于，以丙烯酸酯类、萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯为聚合单体，通过自由基共聚反应合成可发射绿光和橙红光的双色荧光聚合物,双色荧光聚合物分为荧光聚合物P1和荧光聚合物P2两种；具体制备步骤为：步骤1：制备萘酰亚胺己烯：将4-氨己基-1,8萘酰亚胺与K2CO3共混在二甲基甲酰胺反应溶剂中60～80摄氏度搅拌10～30分钟，然后加入1，6-溴己烯在40～50摄氏度下反应20～24小时，反应结束后得到混合溶液A，将其溶于2～5倍质量的二氯甲烷中，加入10～15倍质量的去离子水萃取分液；收集二氯甲烷溶液，减压蒸馏除去大部分二氯甲烷后，得到混合溶液B；混合溶液B在正己烷当中沉淀得到粗产物A，正己烷的质量为混合溶液B的10～20倍；将粗产物A用凝胶色谱柱层析法进行提纯处理，层析液为乙酸乙酯和石油醚，得到纯化的萘酰亚胺己烯产物，乙酸乙酯：石油醚体积比为1:5；其中4-氨己基-1,8萘酰亚胺、K2CO3和1，6-溴己稀的摩尔比控制在1:1～2:3～8范围，其中4-氨己基-1,8萘酰亚胺与二甲基甲酰胺的质量比控制在1:10～20范围；步骤2：制备罗丹明己烯：将罗丹明B与K2CO3共混在二甲基甲酰胺反应溶剂中50～80摄氏度搅拌25～35分钟，然后加入1，6-溴己烯、碘化钾和对苯二酚在70～80摄氏度下进行反应24～30小时，反应结束后得到混合溶液C，将其溶于2～5倍质量的二氯甲烷中，加入10～15倍质量的去离子水萃取分液；收集二氯甲烷溶液，减压蒸馏除去大部分二氯甲烷后，得到混合溶液D；混合溶液D在正己烷当中沉淀得到粗产物B，正己烷的质量为混合溶液D的8～12倍；将粗产物B用凝胶色谱柱层析法进行提纯处理，层析液为乙酸乙酯和甲醇，得到纯化的罗丹明己烯产物，乙酸乙酯：甲醇体积比为3:2；其中罗丹明B、K2CO3和1，6-溴己稀的摩尔比控制在1:5～10:5～20范围，罗丹明B与二甲基甲酰胺的质量比控制在1:10～20范围，碘化钾和1，6-溴己稀质量比控制在1：100～1000，对苯二酚和1，6-溴己稀质量比控制在1：100～1000；步骤3：制备荧光聚合物：向装有二甲基甲酰胺反应溶剂的烧瓶中依次加入丙烯酸酯类，萘酰亚胺己烯和罗丹明己烯，填充氩气15～30分钟保护，添加引发剂偶氮二异丁腈，于60～80摄氏度反应36～72小时；反应结束后得到混合溶液E，混合溶液E在去离子水中沉淀，离心分离固体，利用甲醇溶液超声洗涤20～50分钟，离心洗涤3～5次，至上层清液无色；将固体产物置于真空干燥箱中60摄氏度干燥24～36小时，最终得到深红色的固体块状荧光...
【专利技术属性】
技术研发人员：王国杰，王志新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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