AIE聚合物纳米粒子及其制备和作为喷墨打印墨水着色剂的应用制造技术

本发明专利技术公开了AIE聚合物纳米粒子及其制备和作为喷墨打印墨水着色剂的应用。所述AIE聚合物纳米粒子是由AIE分子和聚合物基体构成；所述的AIE分子为不含可聚合基团的AIE分子和/或含可聚合基团的AIE分子；所述的AIE聚合物纳米粒子通过如下方法制备：配制乳化剂水溶液，再将AIE分子与含乙烯基单体、共稳定剂混溶成油相溶液，经预乳化和超声乳化处理制得单体细乳液，在单体液滴内，经自由基聚合反应，将AIE分子通过物理包覆和/或共聚的方式引入聚合物基体，制得AIE聚合物纳米粒子。本发明专利技术提供了所述的AIE聚合物纳米粒子作为喷墨打印墨水着色剂的应用，打印的图案具有高亮度、高分辨率、紫外响应等特点。

Aie polymer nanoparticles and their preparation and application as inkjet ink colorant

【技术实现步骤摘要】
AIE聚合物纳米粒子及其制备和作为喷墨打印墨水着色剂的应用(一)
本专利技术涉及一种AIE聚合物纳米粒子及其制备方法和作为喷墨打印墨水着色剂的应用。(二)
技术介绍
喷墨打印是一种新型的材料沉积技术，具有花纹精细度高、材料适用性广、原料利用率高、小批量、工艺流程短、污染小等优点，被广泛应用于制备各种功能材料，具有广阔的应用前景。墨水是决定喷墨打印质量的关键耗材，因此对其的研发一直是学术界和工业界关注的焦点。荧光染料具有亮度高、颜色鲜艳和光响应等特点，已被广泛应用于特殊用途的纺织品和印刷品的着色，比如交通标志和防伪包装产品等。但是传统荧光染料分子多为平面结构，在高浓度或固体状态时，分子间易形成π-π堆积，进而引发聚集诱导猝灭(aggregation-causedquenching，ACQ)现象，导致荧光变弱、变暗，这在一定程度上限制了传统荧光染料的应用。2001年，唐本忠院士团队发现并提出了一种新的荧光发射现象—聚集诱导发光(aggregation-inducedemission，AIE)现象【Chem.Commun.2001,18,1740-1741.】。具有AIE特性的荧光分子在稀溶液状态时不发光或发微光，但在浓溶液或固态条件下，因分子聚集或受限而发射强荧光。与传统的ACQ染料相比，AIE分子的这一特性使其在制备高亮度荧光纳米粒子或固体膜等场合更具优势。随着AIE相关研究的不断深入，已开发出色域齐全、种类繁多的AIE分子，它们已被广泛应用于化学传感与检测、光电器件、细胞成像及疾病诊断等领域。但是，以AIE分子为着色剂来制备墨水，并将其用于喷墨打印的研究还鲜有报道。大部分的AIE分子存在疏水性强、水分散性差、与基体材料作用力弱等问题，无法直接用于配制水基的喷墨打印墨水。为解决上述问题，本专利技术以AIE分子为荧光组分，在细乳液聚合体系中，经自由基聚合反应，通过物理包埋和/或共聚的方式将AIE分子引入聚合物基体，制备尺寸小、水分散性好和胶体稳定性高的AIE聚合物纳米粒子，并将其配制成水基墨水用于喷墨打印，拓宽了AIE材料的应用领域。(三)
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一类以AIE分子为荧光发色组分，聚合物为基体的色域齐全的AIE聚合物纳米粒子。本专利技术的第二个目的是提供一种基于细乳液聚合技术的AIE聚合物纳米粒子的制备方法，在细乳液聚合体系的单体液滴内，经自由基聚合反应，将AIE分子通过物理包覆和/或共聚的方式引入聚合物基体，制得AIE聚合物纳米粒子。本专利技术的第三个目的是提供AIE聚合物纳米粒子作为喷墨打印墨水着色剂的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：第一方面，本专利技术提供了一类AIE聚合物纳米粒子，所述AIE聚合物纳米粒子是由AIE分子和聚合物基体构成；所述的AIE分子为不含可聚合基团的AIE分子和/或含可聚合基团的AIE分子；所述的不含可聚合基团的AIE分子选自AIE-1至AIE-41分子中的至少一种；所述的含可聚合基团的AIE分子选自AIE-42至AIE-50分子中的至少一种；所述的AIE聚合物纳米粒子通过如下方法制备：配制乳化剂水溶液，再将AIE分子预先与单体、共稳定剂混溶成油相溶液，经预乳化和超声乳化处理制得单体细乳液，在单体液滴内，经自由基聚合反应，将AIE分子通过物理包覆和/或共聚的方式引入聚合物基体，制得AIE聚合物纳米粒子；所述单体选自下列至少一种：式(I)所示的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类单体、醋酸乙烯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羟烷基酯(烷基的碳原子个数优选为1～6)、丙烯酸羟烷基酯(烷基的碳原子个数优选为1～6)、N-羟烷基丙烯酰胺(烷基的碳原子个数优选为1～6)、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯；式(I)中，R1为H或CH3；R2为C1～C30的脂肪直链或支链烷基或环状烷基或苯基或苄基；其中AIE分子的质量用量为单体质量用量的0.01％～30％。作为优选，所述的自由基聚合的反应条件为：在油溶性引发剂或水溶性引发剂的作用下，在氮气保护下于25℃～95℃反应0.5h～24h。作为优选，所述单体选自苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸中的至少两种。作为优选，所述AIE聚合物纳米粒子的Z均粒径为30～200nm。第二方面，本专利技术提供了一种AIE聚合物纳米粒子的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将乳化剂溶于去离子水中，得到乳化剂水溶液，其中乳化剂的质量用量为水质量用量的0.1％～10％；所述乳化剂选自下列至少一种：阴离子乳化剂、阳离子乳化剂、两性乳化剂和非离子乳化剂；(2)将AIE分子与单体、共稳定剂混溶得到油相溶液，所述单体总质量为步骤(1)中去离子水质量用量的1％～50％，AIE分子质量用量为单体总质量的0.01％～30％，共稳定剂的质量用量为单体总质量的3％～12％；所述单体选自下列至少一种：式(I)所示的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类单体、醋酸乙烯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羟烷基酯(碳原子个数优选为1～6)、丙烯酸羟烷基酯(碳原子个数优选为1～6)、N-羟烷基丙烯酰胺(碳原子个数优选为1～6)、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯；式(I)中，R1为H或CH3；R2为C1～C30的脂肪直链或支链烷基或环状烷基或苯基或苄基；所述的AIE分子为不含可聚合基团的AIE分子或含可聚合基团的AIE分子；所述的不含可聚合基团的AIE分子选自AIE-1至AIE-41分子中的至少一种；所述的含可聚合基团的AIE分子选自AIE-42至AIE-50分子中的至少一种；所述共稳定剂选自下列至少一种：C14～C22的脂肪烃、C14～C22的脂肪醇；(3)将按步骤(1)所制的乳化剂水溶液加至步骤(2)所制的油相溶液中，经搅拌预乳化，得到粗乳液；将装有粗乳液的容器置于冰水浴中,在25W～950W的功率下超声处理0.5min～60min，制得单体细乳液；通氮除氧，在25℃～90℃的温度和氮气保护下，反应1h～48h，制得AIE聚合物纳米粒子乳液；并且通过下列方式a或b引入引发剂：方式a:步骤(2)中，往油相溶液中加入油溶性引发剂，其中油溶性引发剂的质量用量为单体总质量用量的0.05％～5％；方式b：步骤(3)中，在单体细乳液中添加水溶性引发剂，其中水溶性引发剂的质量用量为单体总质量用量的0.05％～5％；其中，所述乳化剂和引发剂的电性必须匹配，即两者的电性不能相反。本专利技术所述细乳液聚合体系中，乳化剂和引发剂选择对纳米粒子的粒径、体系的稳定性均有影响。乳化剂和引发剂的电性必须匹配，所谓的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一类AIE聚合物纳米粒子，所述AIE聚合物纳米粒子是由AIE分子和聚合物基体构成；/n所述的AIE分子为不含可聚合基团的AIE分子和/或含可聚合基团的AIE分子；所述的不含可聚合基团的AIE分子选自AIE-1至AIE-41分子中的至少一种；所述的含可聚合基团的AIE分子选自AIE-42至AIE-50分子中的至少一种；/n

【技术特征摘要】
1.一类AIE聚合物纳米粒子，所述AIE聚合物纳米粒子是由AIE分子和聚合物基体构成；
所述的AIE分子为不含可聚合基团的AIE分子和/或含可聚合基团的AIE分子；所述的不含可聚合基团的AIE分子选自AIE-1至AIE-41分子中的至少一种；所述的含可聚合基团的AIE分子选自AIE-42至AIE-50分子中的至少一种；


















所述的AIE聚合物纳米粒子通过如下方法制备：配制乳化剂水溶液，再将AIE分子预先与单体、共稳定剂混溶成油相溶液，经预乳化和超声乳化处理制得单体细乳液，在单体液滴内，经自由基聚合反应，将AIE分子通过物理包覆和/或共聚的方式引入聚合物基体，制得AIE聚合物纳米粒子；
所述单体选自下列至少一种：式(I)所示的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯类单体、醋酸乙烯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羟烷基酯、丙烯酸羟烷基酯、N-羟烷基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯；



式(I)中，R1为H或CH3；R2为C1～C30的脂肪直链或支链烷基或环状烷基或苯基或苄基；
其中AIE分子的质量用量为单体质量用量的0.01％～30％。


2.如权利要求1所述的AIE聚合物纳米粒子，其特征在于：所述的自由基聚合的反应条件为：在油溶性引发剂或水溶性引发剂的作用下，在氮气保护下于25℃～95℃反应0.5h～24h。


3.如权利要求1所述的AIE聚合物纳米粒子，其特征在于：所述AIE聚合物纳米粒子的Z均粒径为30～200nm。


4.一种如权利要求1所述的AIE聚合物纳米粒子的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将乳化剂溶于去离子水中，得到乳化剂水溶液，其中乳化剂的质量用量为水质量用量的0.1％～10％；
所述乳化剂选自下列至少一种：阴离子乳化剂、阳离子乳化剂、两性乳化剂和非离子乳化剂；
(2)将AIE分子与单体、共稳定剂混溶得到油相溶液，所述单体总质量为步骤(1)中去离子水质量用量的1％～50％，AIE分子质量用量为单体总质量的0.01％～30％，共稳定剂的质量用量为单体总质量的3％～12％；
所述共稳定剂选自下列至少一种：C14～C22的脂肪烃、C14～C22的脂肪醇；
(3)将按步骤(1)所制的乳化剂水溶液加至步骤(2)所制的油相溶液中，经搅拌预乳化，得到粗乳...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹志海，梁小琴，余棒，陶萌，曹佳，秘一芳，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33