一种可跟踪助剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料领域，具体涉及一种可跟踪助剂及其制备方法，所述制备方法为：先以乙烯基三甲氧基硅烷为原料，通过水解缩合得到乙烯基笼型聚倍半硅氧烷(OVi‑POSS)，再用水溶性淀粉通过超声法制备碳量子点乙醇溶液，加入γ‑甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷水解缩合即得改性碳量子点乙醇溶液；将乙烯基POSS，含氢硅油，碳量子点乙醇溶液在铂催化剂的作用下，通过硅氢加成得到荧光POSS。本发明专利技术自制乙烯基POSS和碳量子点乙醇溶液进行加成反应后得到了具有荧光的笼型聚倍半硅氧烷，从而拓宽了聚硅氧烷和碳量子点在复合材料方面的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种可跟踪助剂及其制备方法
本专利技术属于复合材料领域，具体涉及一种可跟踪助剂及其制备方法。
技术介绍
聚硅氧烷是一种主链为-Si-O-链，有机类基团键接在Si原子上的一类高分子。聚硅氧烷的普及应用有助于减少人类对不可再生资源的依赖，提高聚硅氧烷的性能可以进一步拓展其应用范围，而高分子材料的性能主要取决于其主链结构。因此，制备具有特殊拓扑结构的聚硅氧烷至关重要。大环、密闭多环、高度支化、笼型、半笼型、双甲板型和梯型是几种具有特殊拓扑结构的聚硅氧烷，其中笼型聚倍半硅氧烷研究较多。笼型聚倍半硅氧烷(POSS)是具有有机/无机杂化结构的纳米级无机填料，其通式为(RsiO1.5)n，其中n可以为6，8，10和12，是具有硅氧交替连接的中控笼型无机结构，Si原子的八个顶点连接着有机基团R。碳量子点是一种碳基零维材料。碳量子点具有优秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点。自从碳量子点被首次发现以来，人们开发出了许多合成方法，包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学合成法、化学氧化法、燃烧法、水热合成法、微波合成法、模板法等。碳量子点的应用广泛，在医学成像技术、环境监测、化学分析、催化剂制备、能源开发等许多的领域都有较好的应用前景。碳量子点乙醇溶液以液体状态存在，乙醇易挥发，较难长时间保存，因此限制了其应用范围。将其制成粉末状，能增加其应用范围，但是将碳量子点乙醇溶液制备成粉末可能会引起荧光淬灭。
技术实现思路
本专利技术公开了一种可跟踪助剂的制备方法，通过将乙烯基POSS，含氢硅油，改性碳量子点乙醇溶液，在铂催化剂的作用下通过硅氢加成反应制备带有荧光的笼型聚倍半硅氧烷，将具有荧光的碳量子点引入到笼型聚倍半硅氧烷上，可以拓展聚硅氧烷复合材料的研究及应用范围，同时，扩大碳量子点的应用范围。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术制备荧光POSS聚合物的反应方程式如下：一种可跟踪助剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：(1)乙烯基POSS的制备：将乙烯基三甲氧基硅烷溶于乙醇溶液中，加入去离子水充分搅拌后缓慢滴加盐酸调节pH，转速为300-350r/min，保持温度在40-60℃下充分搅拌反应12h，反应结束后抽滤，重结晶，置于50℃真空干燥箱中干燥即得乙烯基POSS；其中，乙烯基三甲氧基硅烷与水的体积比为1:1-1:3，乙烯基三甲氧基硅烷与乙醇的体积比为1:10，滴加盐酸调节pH至2-3。(2)碳量子点乙醇溶液的制备：将水溶性淀粉和氢氧化钠(NaOH)分别溶于去离子水中，超声使其充分溶解，将二者倒入100mL单口烧瓶中超声12h(每隔1小时换一次水)，即得碳量子点水溶液。将碳量子点水溶液置于50℃烘箱中干燥至溶液为20mL后，边搅拌边用盐酸调节溶液pH至中性，逐次加入无水乙醇共100mL，再加入20％的无水硫酸镁，静置3天。取上层清液离心后过滤，即得碳量子点乙醇溶液；水溶性淀粉与氢氧化钠的质量比为1:2，水溶性淀粉溶液的质量浓度为4％，氢氧化钠溶液的质量浓度为8％。(3)改性碳量子点乙醇溶液的制备：吸取步骤(2)制备的碳量子点乙醇溶液，再向其中加入0.8gKH-570及5mL去离子水，在0℃下反应0.5h，再升温至60℃反应4h，即得改性碳量子点乙醇溶液；KH-570与碳量子点乙醇溶液的质量比为：1:37.5；过滤所用的是0.22um的滤膜。(4)荧光POSS的制备：取步骤(1)中制备的乙烯基POSS，步骤(3)中制备的改性碳量子点乙醇溶液以及含氢硅油在四氢呋喃溶液中，通过滴加一滴铂催化剂进行硅氢加成反应，反应结束后用去离子水沉淀产物，离心后用无水乙醇洗涤多次，置于50℃真空烘箱中干燥即得荧光POSS。离心速度为1000r/min，离心时间为10min。乙烯基POSS用量为1g、含氢硅油用量为2g，改性碳量子点乙醇溶液用量为3-7mL，四氢呋喃为15mL。反应温度为40℃，反应时间为18-24h；铂催化剂用量为1滴。有益效果：本专利技术方法首先制备分散性较好的乙烯基POSS，再制备碳量子点乙醇溶液以及改性碳量子点乙醇溶液，随后以含氢硅油作为中间桥梁，通过硅氢加成反应将乙烯基POSS与碳量子点复合，得到了具有荧光的笼型聚倍半硅氧烷，为聚硅氧烷复合材料的发展提供有益思路，同时，由于制得的具有荧光的笼型聚倍半硅氧烷是粉末状材料，容易存放，扩大了碳量子点的应用范围。可以通过将其与其他聚合物复合，通过其荧光，观察分布及稳定性。并且与乙烯基POSS复合由于POSS空阻大，荧光猝灭性小。附图说明图1为实施例1步骤(1)中的乙烯基聚倍半硅氧烷的傅里叶红外光谱(ATR/FTIR)图。图2为实施例1步骤(2)-(4)中的碳量子点，改性碳量子点以及荧光POSS傅里叶红外光谱(ATR/FTIR)图。图3为实施例1步骤(2)中不同激发波长下，碳量子点乙醇溶液的荧光谱图(PL)。图4为实施例1步骤(4)中不同激发波长下，荧光POSS的荧光谱图。图5为实施例1步骤(1)中的乙烯基聚倍半硅氧烷的热失重(TGA)曲线。图6为实施例1荧光POSS/硅橡胶复合材料的荧光谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1(1)乙烯基聚倍半硅氧烷的制备将2.96g(n＝0.02mol)乙烯基三甲氧基硅烷溶于30mL乙醇溶液中，加入2.96g去离子水充分搅拌后缓慢滴加盐酸调节pH至2，转速为350r/min，保持温度在50℃下充分搅拌反应12h，反应结束后抽滤，重结晶，置于50℃真空干燥箱中干燥即得乙烯基POSS。对获得的聚合物进行红外测试，测试结果见图1，由图1可以看出在1604cm-1为-C＝C双键的特征吸收峰，1117cm-1为笼型结构中Si-O-Si键的特征吸收峰，说明乙烯基POSS的成功制备。对获得的聚合物进行热失重测试，测试结果见图5，乙烯基POSS的起始分解温度为280.9℃，有较好的热性能，将其引入碳量子点上，可以增加碳量子点的应用范围。(2)碳量子点乙醇溶液的制备将2g水溶性淀粉和4g氢氧化钠(NaOH)分别溶于50mL去离子水中，超声使其充分溶解，将二者倒入100mL单口烧瓶中超声12h(每隔1小时换一次水)，即得碳量子点水溶液。将碳量子点水溶液置于50℃烘箱中干燥至溶液为20mL后，边搅拌边用盐酸调节溶液pH至中性，逐次加入无水乙醇共100mL，再加入20g20％的无水硫酸镁，静置3天。取上层清液以1000r/min的转速离心10min后用0.22um的滤膜过滤3次，即得碳量子点乙醇溶液。对获得的碳量子点乙醇溶液进行荧光光谱测试，测试结果见图3，由图3可知随着激发波长的增大，碳量子点的荧光强度先增强后减弱。当激发波长为360nm时，荧光强度最高。(3)改性碳量子点乙醇溶液的制备吸取30mL步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可跟踪助剂，其特征在于，所述助剂为通过含氢硅油连接的改性碳量子点修饰的乙烯基POSS，其结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种可跟踪助剂，其特征在于，所述助剂为通过含氢硅油连接的改性碳量子点修饰的乙烯基POSS，其结构式如下：





2.一种可跟踪助剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：
(1)乙烯基POSS的制备：将乙烯基三甲氧基硅烷溶于乙醇溶液中，加入去离子水充分搅拌后缓慢滴加盐酸调节pH，转速为300-350r/min，保持温度在40-60℃下充分搅拌反应12h，反应结束后抽滤，重结晶，置于50℃真空干燥箱中干燥即得乙烯基POSS；
(2)碳量子点乙醇溶液的制备：将水溶性淀粉和氢氧化钠(NaOH)分别溶于去离子水中，超声使其充分溶解，得到水溶性淀粉溶液和氢氧化钠溶液，将二者倒入100mL单口烧瓶中超声10-12h，即得碳量子点水溶液；将碳量子点水溶液置于50℃烘箱中干燥至溶液为20mL后，边搅拌边用盐酸调节溶液pH至中性，逐次加入无水乙醇共100mL，再加入20％的无水硫酸镁，静置3天，取上层清液离心后过滤，即得碳量子点乙醇溶液；
(3)改性碳量子点乙醇溶液的制备：吸取步骤(2)中制备的碳量子点乙醇溶液，再向其中加入KH-570及去离子水，在0℃下反应0.5h，再升温至60℃反应2-4h，即得改性碳量子点乙醇溶液；
(4)荧光POSS的制备：取步骤(1)中制备的乙烯基POSS，步骤(3)中制备的改性碳量子点乙醇溶液以及含氢硅油在四氢呋喃溶液中，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜彦，陈玉瑛，张洪文，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32