本發明專利技術公開了屬于熒光高分子膜制備技術領域的一種交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜及其制備方法。本發明專利技術利用聚乙烯吡咯烷酮側鏈的特殊結構，使其在一定的反應條件下發生自交聯；反應溶液中同時添加稠環芳烴染料，在聚乙烯吡咯烷酮自交聯過程中將染料分散并固定在其中，得到交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜。本發明專利技術制備的熒光復合薄膜具有良好的溶脹能力，在多種溶劑中表現出良好的穩定性；該薄膜還具有良好的水溶性和生物相容性，因此其在生物醫學、生命科學以及藥物學等方面有廣闊的應用前景；同時，薄膜中含有光學性能優良的稠環芳烴熒光基團，使得薄膜的光學性能具有良好的穩定性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于熒光高分子膜制備
，特別涉及。
技術介紹
高分子膜具有特殊的三維網絡結構，因此常用作于固定熒光小分子的基質。熒光小分子在高分子膜中的固定方法可分為兩大類物理方法和化學方法。物理固定方法是先將熒光小分子按一定比例摻雜在高分子溶液中，然后通過甩膠干燥，得到高分子包埋的復合膜。而以化學方法固定時，則是首先將熒光小分子以化學鍵形式結合到易于成膜的高分子鏈上，然后通過旋涂或流延使高分子在固體基質表面成膜，從而得到熒光高分子膜。這類熒光高分子膜也可以經由其它途徑得到，例如首先以化學合成法得到可聚合熒光單體，然后將其與非熒光單體共聚，最后用得到的熒光聚合物制備熒光薄膜。當然，也可以在已有高分子膜的表面接枝熒光小分子，從而得到熒光高分子薄膜。雖然物理方法簡單且成本低，但以物理方法制備的熒光高分子薄膜均存在熒光分子泄漏的問題，因此在溶液中使用時，所得到的信號是結合態與溶解態的復合信號，導致信號失真，影響所獲取信息的質量。此外，這類熒光薄膜的使用壽命也有限。相反，以化學方法得到的熒光高分子膜基本上克服了物理方法導致的缺陷。但是，化學方法由于操作復雜、副反應多和成本較高等缺點，還未在大規模工業生產中得到認可。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)是一種具有諸多特殊性質的水溶性高分子聚合物。由于其良好的水溶性和絡合作用，并且對人體無害，可以作為澄清劑。但是由于PVP的水溶性，使得部分PVP不能重復使用，進而提高了使用成本。交聯PVP則在保證其絡合能力的同時，提高了循環利用能力。在制備交聯PVP的方法中，主要包括輻射交聯法、光交聯法和化學交聯法等。由于交聯PVP不溶于水、強酸、強堿以及各種有機溶劑，僅在溶劑中有不同程度的溶脹。對于交聯PVP不同的溶脹能力和吸附能力，可以通過外觀形態的不同將交聯PVP分為軟凝膠、白色粉末和多孔粒子。針對不同的形貌和性能可以應用于眾多領域。交聯PVP在釀酒、飲料工業中可作為啤酒和果汁的澄清劑和穩定劑。交聯PVP具有優良的生理惰性、生物相容性以及良好的絡合性能，使其一問世就在醫藥領域倍受關注，目前交聯PVP已在全世界得到了廣泛應用。它可用作藥物崩解劑、藥物緩釋載體以及血液透析膜等。在水中可以高度溶脹的交聯PVP可用作片劑或膠囊的崩解劑。含有此類交聯PVP的藥物遇到水后，由于交聯P VP吸水膨脹性很大，在藥劑內造成很大的壓力，從而使藥劑迅速崩解，效果良好。在眾多熒光化合物中，稠環芳烴是一類有強烈熒光的芳香烴化合物，具有大的共軛n體系。衍生物具有優異的化學、熱和光化學穩定性，對從可見區到紅外區的光有很強的吸收，是一類性能特異的分子電子學材料，在激光材料、生物熒光探針分子、液晶顯示材料、電致發光器件、感光體及太陽能電池方面已經有廣泛的應用。其中，萘、茈以及三萘嵌二苯等分子內的電子共軛度和分子共平面度極大，因此具有很高的熒光量子產率。由于這類化合物熒光性很強，因此對它們的性質研究和應用探索一直以來都是異常活躍的課題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了制備高光學性能的熒光薄膜，用來改進傳統熒光薄膜中，熒光基團容易流失、量子轉化率偏低、技術能耗大、生產能力低等缺點。本專利技術所制備的熒光薄膜具有穩定的熒光性能，其制備過程具有操作簡單、生產能耗低、易于批量化生產等優點。 本專利技術所制備的熒光復合薄膜利用聚乙烯吡咯烷酮側鏈的特殊結構，使其在一定的反應條件下發生自交聯；反應溶液中同時添加稠環芳烴染料，在聚乙烯吡咯烷酮自交聯過程中將染料分散并固定在其中，得到交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜。所述的交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜的制備方法，其具體步驟為(I)在冰水浴并機械攪拌的條件下將0.03-1. 5g的聚乙烯吡咯烷酮溶解于30-150ml體積比為0. 1-20的乙醇和丙酮混合溶劑中，攪拌速度為800_1000r/min，攪拌時間為20-50min ;然后在室溫下攪拌20_50min ;最后在超聲條件下加入5mg_0. 5g的稠環芳烴染料，持續超聲分散20-50min ；(2)將步驟(I)制得的混合溶液轉移至高壓反應釜中，排除氧氣，在120_180°C溫度下反應l_40h ；(3)反應結束后冷卻至室溫，將薄膜取出并用乙醇和水清洗，然后20_60°C真空烘干l_24h，得到交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜。所述的聚乙烯吡咯烷酮的分子量為17k_90k。所述的稠環芳烴染料為萘、茈、三萘嵌二苯或萘的衍生物、茈的衍生物、三萘嵌二苯的衍生物。步驟(3)得到的交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜表面光滑，顏色均勻，熒光性能穩定。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點I、PVP有良好的水溶性同時在有機溶劑中也有很好的溶解性，使得薄膜在各種溶劑環境下都有良好的相容性，提高了薄膜的應用領域范圍。而且PVP發生交聯反應之后，使得薄膜的溶劑中的穩定性也得到了很大程度的提高。使得薄膜可以在液相環境中穩定的工作提高了薄膜的應用性能。2、PVP具有良好的生物相容性，使得薄膜在生物體系中將生物的排斥現象得到了緩解。為以后薄膜應用于生物體提供了結構方面的可能。薄膜熒光基團所選取的是茈類熒光化合物。由于這類化合物的發射光波長要長于生物體自身所具有的熒光蛋白的發射波長，所以薄膜在應用于生物體時，避免了來自于生物體自身的影響。3、所制備的熒光復合薄膜，在保留傳統制備方法工藝簡單的優點的同時，克服了傳統物理方法中熒光基團泄露等缺點；同時，提高了溶劑的利用率降低了生產成本。綜上所述，本專利技術制備的熒光復合薄膜具有良好的溶脹能力，在多種溶劑中表現出良好的穩定性；該薄膜具有良好的水溶性和生物相容性，因此其在生物醫學、生命科學以及藥物學等方面有廣闊的應用前景；同時，薄膜中含有光學性能優良的稠環芳烴熒光基團，使得薄膜的光學性能具有良好的穩定性。附圖說明圖I稠環芳烴染料萘、茈和三萘嵌二苯的酸酐衍生物結構圖。圖2實施例I制得的交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜的照片。圖3實施例I制得的交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜的紫外-熒光光譜圖。圖4實施例I制得的交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜的掃描電鏡照片。圖5是實施例I的反應原理圖。具體實施例方式實施例II.在冰水浴并機械攪拌的條件下將0. 03g分子量為40k_50k的聚乙烯吡咯烷酮溶解于IOOml體積比為0. I的乙醇和丙酮混合溶劑中，攪拌速度為800r/min,攪拌時間為30min ;然后在室溫下攪拌30min ;最后在超聲條件下加入0. Olg的茈酐，持續超聲分散30min ；2.將步驟I制得的混合溶液轉移至高壓反應釜中，排除氧氣，在165°C溫度下反應30h ；3.反應結束后冷卻至室溫，將薄膜取出并用乙醇和水清洗3次，然后45°C真空烘干24h，得到交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜。步驟(3)得到的交聯聚乙烯吡咯烷酮基熒光復合薄膜表面光滑，顏色均勻，熒光性能穩定，發射波長為620nm。實施例2I.在冰水浴并機械攪拌的條件下將0. 03g分子量為17k的聚乙烯吡咯烷酮溶解于IOOml體積比為0. I的乙醇和丙酮混合溶劑中，攪拌速度為800r/min,攪拌時間為30min ；然后在室溫下攪拌30min ;最后在超聲條件下加入0. Olg的茈酐，持續超聲分散30min ；2.將步驟I制得的混合溶液轉移至高壓反應釜中，排除氧氣本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：尹梅貞，楊萬泰，康乃文，許澤軍，葉勇，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：
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