【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及聚合物合成領(lǐng)域，具體涉及一種基于陽離子聚合反應(yīng)與傅克反應(yīng)的一步法聚合轉(zhuǎn)化為具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的方法。
技術(shù)介紹
1、傳統(tǒng)的aie(聚集誘導(dǎo)發(fā)光)型有機(jī)發(fā)光體一般為含有大π共軛體系的小分子，存在制備程序復(fù)雜，生物相容性差，易造成環(huán)境污染等問題，而聚合物熒光材料因化學(xué)結(jié)構(gòu)可調(diào)，更穩(wěn)定的發(fā)光性能以及更優(yōu)異的力學(xué)性能和加工性能，能更好地滿足熒光染料、生物醫(yī)療、成像標(biāo)記、光電元件和化學(xué)傳感等多種應(yīng)用場景的需求。但目前聚合物熒光材料仍較少表現(xiàn)出有效的多色域發(fā)光以及高發(fā)光效率，發(fā)光機(jī)制與諸多科學(xué)問題等待探索。
2、陽離子聚合反應(yīng)是一種由質(zhì)子酸或路易斯酸引發(fā)碳陽離子活性種的高活性聚合反應(yīng)，反應(yīng)快速高效；傅克反應(yīng)是一種由路易斯酸催化，鹵素對芳環(huán)親電取代的反應(yīng)。本專利技術(shù)基于陽離子聚合反應(yīng)與傅克反應(yīng)，開發(fā)出一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、現(xiàn)市面上存在的熒光商品具有生物相容性差，制備難度高以及對環(huán)境造成污染等問題，造成其應(yīng)用上的限制，為解決上述問題，本專利技術(shù)的目的是提供了一種步驟簡單，操作便捷，反應(yīng)條件溫和，成本低廉，具有優(yōu)異性能且可回收利用的多色熒光聚合物的合成方法。
2、本專利技術(shù)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，以苯乙烯為原料，路易斯酸為催化劑，在有機(jī)溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，基于烯類化合物的陽離子聚合與傅克反應(yīng)機(jī)理，通過控制反應(yīng)配比及反應(yīng)溫度，一步法獲得
3、進(jìn)一步地，所述的多色熒光的聚苯乙烯類聚合物是多色熒光且可降解的聚苯乙烯類聚合物材料，其聚合物鏈中含有聚苯乙烯主鏈結(jié)構(gòu)，具有常規(guī)發(fā)光性質(zhì)及aie性質(zhì)，通過調(diào)控苯乙烯單體與催化劑摩爾比以及反應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)多色熒光的聚苯乙烯類聚合物固體粉末態(tài)藍(lán)色至黃色，多色熒光的聚苯乙烯類聚合物溶液態(tài)藍(lán)色至青色的多色域發(fā)光。
4、進(jìn)一步地，具體步驟為：將苯乙烯活性單體、路易斯酸類催化劑和有機(jī)溶劑加入到裝有磁性攪拌子的反應(yīng)器中，在一定溫度、氮?dú)夥諊逻M(jìn)行聚合反應(yīng)，經(jīng)一段反應(yīng)時間后進(jìn)行后處理得到熒光聚苯乙烯類聚合物材料。
5、進(jìn)一步地，路易斯酸類催化劑選自無水三氯化鋁、無水四氯化錫或無水四氯化鈦，其結(jié)構(gòu)式為：
6、
7、進(jìn)一步地，有機(jī)溶劑選自二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳，其結(jié)構(gòu)式為：
8、
9、進(jìn)一步地，苯乙烯活性單體、催化劑與有機(jī)溶劑的摩爾比例為1:(0.01～1):(3～100)，反應(yīng)溫度范圍為0℃～溶劑沸點(diǎn)。
10、進(jìn)一步地，后處理的步驟為，反應(yīng)結(jié)束后在反應(yīng)液中加入過量去離子水淬滅反應(yīng)，用二氯甲烷提取有機(jī)相并用去離子水洗滌，收集有機(jī)相，取適量無水硫酸鎂干燥有機(jī)相，過濾收集有機(jī)相濃縮得到粗產(chǎn)物，將其滴入不良溶劑中，通過沉淀法獲得聚合物。
11、進(jìn)一步地，沉淀法中的不良溶劑，選取甲醇，有機(jī)溶劑二氯甲烷為良溶劑，良溶劑與不良溶劑體積比為1:(20～30)。
12、本專利技術(shù)上述的合成方法合成的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的降解應(yīng)用，其特征在于，將上述的合成方法合成的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料、無水三氯化鋁與有機(jī)溶劑甲苯按質(zhì)量比例1:1:35加入帶有磁力攪拌子的反應(yīng)器中，在100℃的氮?dú)夥諊路磻?yīng)5h，經(jīng)后處理，分析反應(yīng)液成分表明所述的具有多色熒光且可降解的苯乙烯類材料均降解為苯。
13、本專利技術(shù)上述的合成方法合成的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的應(yīng)用，其特征在于，上述的合成方法合成的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料與多種原生塑料介質(zhì)共混，進(jìn)一步加工得到熒光產(chǎn)品，用作面料標(biāo)記。
14、具體地說，本專利技術(shù)所提供的技術(shù)方法步驟如下：
15、步驟1：將粗苯乙烯置于氮?dú)夥諊臏p壓蒸餾裝置上提純，得到精制的苯乙烯單體，于氮?dú)夥諊吕鋬霰４妗Ｔ诔醯臈l件下，將活性單體苯乙烯、催化劑以及有機(jī)溶劑加入到裝有磁力攪拌子的反應(yīng)管中，在一定溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)，一段時間后在反應(yīng)液中加入過量去離子水淬滅反應(yīng)，用二氯甲烷提取有機(jī)相并用過量水洗滌三遍，收集有機(jī)相，取適量無水硫酸鎂干燥有機(jī)相，過濾收集有機(jī)相并濃縮得到粗產(chǎn)物。將粗產(chǎn)物逐滴滴入不良溶劑中，通過沉淀法得到聚合物材料。
16、其中，活性單體苯乙烯結(jié)構(gòu)式為：
17、
18、其中，催化劑(包括無水三氯化鋁、無水四氯化錫、無水四氯化鈦等可用于陽離子聚合及傅克反應(yīng)的路易斯酸)結(jié)構(gòu)式為：
19、
20、其中，有機(jī)溶劑(包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等含氯化合物的純?nèi)軇┖突旌先軇?結(jié)構(gòu)式為：
21、
22、可選地，所述除水除氧的方式為使用真空泵除氧，同時用熱風(fēng)槍加熱吹燙除去反應(yīng)管內(nèi)的水，待反應(yīng)管冷卻后通入高純氮?dú)庵脫Q，此過程重復(fù)三次。
23、可選地，所述的有機(jī)溶劑為二氯甲烷。
24、可選地，活性單體苯乙烯、催化劑及二氯甲烷的摩爾比例為1:(0.01～1):(3～100)。
25、可選地，所述反應(yīng)溫度為0℃～溶劑沸點(diǎn)。
26、可選地，干燥有機(jī)相所用無水硫酸鎂可用其他無機(jī)吸水干燥劑進(jìn)行。
27、可選地，濃縮得到粗產(chǎn)物的過程使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行。
28、進(jìn)一步地，本專利技術(shù)所述的一種具有多色熒光且可降解聚苯乙烯類材料聚合物的合成方法生成的新型聚合物材料具有發(fā)光性能，其熒光會隨著活性單體苯乙烯與催化劑的反應(yīng)摩爾比及反應(yīng)溫度的變化而變化，在365nm燈照射下呈現(xiàn)由藍(lán)色到黃色不同的熒光顏色，多數(shù)聚合物材料固體狀態(tài)在380nm的最大激發(fā)波長激發(fā)下，在430～557nm范圍內(nèi)有熒光發(fā)射；溶液狀態(tài)熒光具有濃度依賴性，多在380nm最大激發(fā)波長下于433～495nm范圍內(nèi)發(fā)射。
29、進(jìn)一步地，本專利技術(shù)所述的具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，生成的熒光材料具有高量子產(chǎn)率，在固體狀態(tài)下最高可達(dá)91％。
30、本專利技術(shù)的制備方法中，為了提高反應(yīng)效率，優(yōu)選情況下，還應(yīng)包括：在所述聚合反應(yīng)之前，對反應(yīng)體系進(jìn)行除水除氧。本專利技術(shù)對所述除水除氧的方式?jīng)]有特別的限定，可以為本領(lǐng)域常規(guī)的除水除氧方式，例如真空干燥、利用惰性氣體置換等處理方式。
31、本專利技術(shù)在苯乙烯的陽離子聚合基礎(chǔ)上，通過改變反應(yīng)條件發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)物的多色熒光特性，通過將鹵代烷中的烷基連接到聚苯乙烯側(cè)鏈的芳基上，獲得一系列多色的具有高量子產(chǎn)率的聚合物熒光材料。本專利技術(shù)是聚苯乙烯基功能型聚合物應(yīng)用的新策略。
32、本專利技術(shù)具有如下有益效果：
33、1.本專利技術(shù)涉及的基于陽離子聚合反應(yīng)和傅克反應(yīng)的具有多色熒光且可降解聚苯乙烯類材料聚合物的合成方法，具有反應(yīng)條件溫和，步驟簡單，操作便捷，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
34、2.本專利技術(shù)提供的新型材料具本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，以苯乙烯為原料，路易斯酸為催化劑，在有機(jī)溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，基于烯類化合物的陽離子聚合與傅克反應(yīng)機(jī)理，通過控制反應(yīng)配比及反應(yīng)溫度，一步法獲得多色熒光的聚苯乙烯類聚合物，該聚苯乙烯類聚合物材料具有AIE性質(zhì)，量子產(chǎn)率高，可降解回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，所述的多色熒光的聚苯乙烯類聚合物是多色熒光且可降解的聚苯乙烯類聚合物材料，其聚合物鏈中含有聚苯乙烯主鏈結(jié)構(gòu)，具有常規(guī)發(fā)光性質(zhì)及AIE性質(zhì)，通過調(diào)控苯乙烯單體與催化劑摩爾比以及反應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)多色熒光的聚苯乙烯類聚合物固體粉末態(tài)藍(lán)色至黃色，多色熒光的聚苯乙烯類聚合物溶液態(tài)藍(lán)色至青色的多色域發(fā)光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，具體步驟為：將苯乙烯活性單體、路易斯酸類催化劑和有機(jī)溶劑加入到裝有磁性攪拌子的反應(yīng)器中，在一定溫度、氮?dú)夥諊逻M(jìn)行聚合反應(yīng)，經(jīng)一段反應(yīng)時間后進(jìn)行后處理得到熒光聚苯乙烯類聚合物材料。
4.根據(jù)權(quán)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，有機(jī)溶劑選自二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳，其結(jié)構(gòu)式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，苯乙烯活性單體、催化劑與有機(jī)溶劑的摩爾比例為1:(0.01~1):(3~100)，反應(yīng)溫度范圍為0?oC~溶劑沸點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，后處理的步驟為，反應(yīng)結(jié)束后在反應(yīng)液中加入過量去離子水淬滅反應(yīng)，用二氯甲烷提取有機(jī)相并用去離子水洗滌，收集有機(jī)相，取適量無水硫酸鎂干燥有機(jī)相，過濾收集有機(jī)相濃縮得到粗產(chǎn)物，將其滴入不良溶劑中，通過沉淀法獲得聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，沉淀法中的不良溶劑，選取甲醇，有機(jī)溶劑二氯甲烷為良溶劑，良溶劑與不良溶劑體積比為1:(20~30)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的合成方法合成的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的降解應(yīng)用，其特征在于，將所述的權(quán)利要求1-8任一所述的合成方法合成的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料、無水三氯化鋁與有機(jī)溶劑甲苯按質(zhì)量比例1:1:35加入帶有磁力攪拌子的反應(yīng)器中，在100?oC的氮?dú)夥諊路磻?yīng)5?h，經(jīng)后處理，分析反應(yīng)液成分表明所述的具有多色熒光且可降解的苯乙烯類材料均降解為苯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的合成方法合成的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的應(yīng)用，其特征在于，所述的權(quán)利要求1-8任一所述的合成方法合成的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料與多種原生塑料介質(zhì)共混，進(jìn)一步加工得到熒光產(chǎn)品，用作面料標(biāo)記。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，以苯乙烯為原料，路易斯酸為催化劑，在有機(jī)溶劑中進(jìn)行反應(yīng)，基于烯類化合物的陽離子聚合與傅克反應(yīng)機(jī)理，通過控制反應(yīng)配比及反應(yīng)溫度，一步法獲得多色熒光的聚苯乙烯類聚合物，該聚苯乙烯類聚合物材料具有aie性質(zhì)，量子產(chǎn)率高，可降解回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，所述的多色熒光的聚苯乙烯類聚合物是多色熒光且可降解的聚苯乙烯類聚合物材料，其聚合物鏈中含有聚苯乙烯主鏈結(jié)構(gòu)，具有常規(guī)發(fā)光性質(zhì)及aie性質(zhì)，通過調(diào)控苯乙烯單體與催化劑摩爾比以及反應(yīng)溫度，實(shí)現(xiàn)多色熒光的聚苯乙烯類聚合物固體粉末態(tài)藍(lán)色至黃色，多色熒光的聚苯乙烯類聚合物溶液態(tài)藍(lán)色至青色的多色域發(fā)光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，具體步驟為：將苯乙烯活性單體、路易斯酸類催化劑和有機(jī)溶劑加入到裝有磁性攪拌子的反應(yīng)器中，在一定溫度、氮?dú)夥諊逻M(jìn)行聚合反應(yīng)，經(jīng)一段反應(yīng)時間后進(jìn)行后處理得到熒光聚苯乙烯類聚合物材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，路易斯酸類催化劑選自無水三氯化鋁、無水四氯化錫或無水四氯化鈦，其結(jié)構(gòu)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有多色熒光且可降解的聚苯乙烯類材料的合成方法，其特征在于，有機(jī)溶劑選自二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳，其結(jié)構(gòu)式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有多色熒光...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：萬文明，陳晨希，孫曉麗，
申請(專利權(quán))人：福建師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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