一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用技术

本发明专利技术公开了一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用，属于室温磷光水凝胶技术领域。本发明专利技术以葫芦脲为主体、磷光分子为客体制备得到超分子包合物；以超分子包合物和丙烯酰胺为单体，在聚乙烯醇水溶液中通过原位聚合制备得到室温磷光水凝胶。本发明专利技术以PVA为第一重网络来提高水凝胶的机械性能和成膜能力，以丙烯酰胺和超分子包合物共聚构筑第二重网络。所制备的水凝胶表现出超长室温磷光寿命(5.1ms)，磷光量子产率达到9.05％。并且其拉伸强度达到了110kPa，可以进一步用于自支撑膜的制备，为有机室温磷光材料的发展提供了新途径，在磷光涂料和生物材料等领域具有潜在的应用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用


[0001]本专利技术涉及室温磷光水凝胶
，特别是涉及一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用。

技术介绍

[0002]室温磷光(RTP)材料，作为一类较为特殊的具有大Stokes位移和长寿命的光致发光材料，在信息加密、高级防伪、发光二极管等领域有着广泛的应用。目前制备RTP材料的策略主要集中在有机金属或贵金属络合物方面。然而有机金属或贵金属络合物高毒性和价格昂贵的特点，使其在实际生活应用中受到了很大的限制。因此环境友好、价格低廉的纯有机RTP材料进入了研究者的视线并迅速引起了广泛的关注。但是纯有机RTP材料通常发光效率较低(如，强度较弱，寿命较短)，磷光分子设计与合成过程复杂，并且多数情况下对氧气敏感，所以目前对纯有机RTP材料的开发比较滞后。
[0003]水凝胶是一类具有较大开发潜力的软材料，将水凝胶赋予室温磷光性能可用于生物标记与生物识别等领域。目前有关纯有机RTP水凝胶的报道还非常少，多是将发光材料与水凝胶进行物理掺杂，这就不可避免的引发因材料性能差异造成的分相、发光不均匀等问题，并且得到的水凝胶太脆，在比较低的应力或应变下就会发生断裂，在一定程度上限制了RTP水凝胶的应用。如何利用简单有效的方法构筑兼具优异RTP性能和高机械强度的纯有机RTP水凝胶是迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种室温磷光水凝胶的制备方法、产品及应用，以解决上述现有技术存在的问题，使水凝胶在具有优异的RTP性能的同时，兼具高的机械强度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种室温磷光水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0007]以葫芦脲为主体、磷光分子为客体制备得到超分子包合物；
[0008]以超分子包合物和丙烯酰胺为单体，与引发剂溶液和聚乙烯醇水溶液混合，通过原位聚合制备得到室温磷光水凝胶。
[0009]进一步地，所述超分子包合物、丙烯酰胺单体在与聚乙烯醇水溶液混合之前先与引发剂溶液混合。
[0010]进一步地，所述引发剂溶液具体为：将苯基(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐溶解于0.1M、pH＝9
‑
10的硼酸盐缓冲液中。
[0011]pH值太低会影响所制备的水凝胶的机械强度，pH值太高会影响超分子包合物和丙烯酰胺之间的聚合，本专利技术优选的pH值＝9
‑
10，更有选的pH值＝9.5。
[0012]进一步地，所述引发剂溶液中苯基(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐的浓度为86mM。
[0013]进一步地，所述原位聚合之前还包括：用惰性气体鼓泡排出溶液中的氧气。
[0014]进一步地，所述原位聚合通过光引发。
[0015]进一步地，所述光为紫外光：365nm，8mW/cm2。
[0016]进一步地，所述葫芦脲和磷光分子的摩尔比为1:2。
[0017]进一步地，所述超分子包合物的制备条件为40
‑
60℃、超声。
[0018]进一步地，所述超分子包合物和丙烯酰胺的摩尔比为7.5:(800
‑
1300)；优选的，为7.5:1000。
[0019]超分子包合物的用量太多，溶解性变差，超分子包合物用量太少会影响聚合物链之间的交联使水凝胶的机械强度降低。丙烯酰胺用量太少会影响所制备的水凝胶的机械强度，丙烯酰胺用量太多会影响所制备的水凝胶的透明度，并且会使凝胶变脆，因此本专利技术优选的，超分子包合物和丙烯酰胺的摩尔比为7.5:1000。
[0020]进一步地，所述丙烯酰胺和聚乙烯醇的用量比为1mol：20g。
[0021]进一步地，所述葫芦脲为葫芦脲8。
[0022]葫芦脲6溶解性较差，葫芦脲7只能包结一个磷光分子，这会影响所制备的水凝胶的机械强度；葫芦脲8溶解性好，且一个葫芦脲8可以包结两个磷光分子，相当于葫芦脲8作为交联剂将两个磷光分子长链交联起来，能够提升所制备的水凝胶的机械性能，因此本专利技术优选的采用葫芦脲8。
[0023]进一步地，所述磷光分子为1
‑
烯丙基
‑4‑
(4
‑
溴苯基)吡啶盐。
[0024]进一步地，所述聚乙烯醇为124型聚乙烯醇。
[0025]本专利技术目的之二是提供一种利用上述的制备方法制备得到的室温磷光水凝胶。
[0026]本专利技术目的之三是提供上述的室温磷光水凝胶在磷光涂料和/或生物材料中的应用。
[0027]本专利技术的技术构思：
[0028]葫芦[n]脲(CB[n]s)作为大环主体分子之一，可以与磷光分子形成包合物，限制了磷光分子的运动，从而促进单线态到三线态的系间穿越并在很大程度上抑制非辐射跃迁，继而使分子的磷光得到增强。此外，聚乙烯醇(PVA)是一种应用极为广泛的低毒、生物相容性好的水溶性高分子材料，它能在很大程度上提高凝胶的弹性模量和机械强度。因此，本专利技术以葫芦脲8(CB[8])与烯丙基修饰的磷光分子通过主
‑
客体相互作用构筑超分子包合物，然后以此包合物和丙烯酰胺为单体，在PVA的存在下原位共聚构筑兼具高机械强度和优异RTP性能的双网络超分子水凝胶。
[0029]本专利技术公开了以下技术效果：
[0030](1)本专利技术制备方法简便，合成路线简单，易操作，反应条件温和。
[0031](2)本专利技术将CB[8]和磷光分子1
‑
烯丙基
‑4‑
(4
‑
溴苯基)吡啶盐(ABP)以主
‑
客体相互作用形成超分子包合物，然后以此包合物和丙烯酰胺为单体，在PVA骨架的存在下通过原位聚合制备得到双网络超分子水凝胶。该双网络水凝胶以PVA为第一重网络来提高水凝胶的机械性能和成膜能力，以丙烯酰胺和超分子包合物共聚构筑第二重网络。
[0032](3)CB[8]的存在一方面有效抑制了磷光分子的运动，促进了单线态到三线态的系间穿越并在很大程度上抑制非辐射跃迁，继而使磷光分子的磷光得到增强，提高凝胶的RTP性能，本专利技术所制备的水凝胶表现出超长室温磷光寿命(5.1ms)，磷光量子产率达到9.05％。另一方面，CB[8]可以作为交联剂，促进第二重网络之间互相交联，进一步提高水凝
胶的机械强度，本专利技术所制备的水凝胶的拉伸强度达到了110kPa。
[0033](4)由于第二重网络是通过超分子相互作用交联(以丙烯酰胺和超分子包合物共聚构筑)，因此得到的双网络超分子水凝胶具有优异的自修复性能。并且，本专利技术所制备的水凝胶可以进一步制备成自支撑膜，其磷光寿命能够进一步提高至6.05ms，并且该膜具有良好的自修复性能。
[0034](5)本专利技术所制备的室温磷光双网络超分子水凝胶兼具了优异的RTP性能和高机械强度，并且该水凝胶可以进一步用于自支撑膜的制备，为有机室温磷光材料的发展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室温磷光水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以葫芦脲为主体、磷光分子为客体制备得到超分子包合物；以超分子包合物和丙烯酰胺为单体，与引发剂溶液和聚乙烯醇水溶液混合，通过原位聚合制备得到室温磷光水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种室温磷光水凝胶的制备方法，其特征在于，所述超分子包合物、丙烯酰胺单体在与聚乙烯醇水溶液混合之前先与引发剂溶液混合。3.根据权利要求2所述的一种室温磷光水凝胶的制备方法，其特征在于，所述引发剂溶液具体为：将苯基(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐溶解于0.1M、pH＝9
‑
10的硼酸盐缓冲液中。4.根据权利要求1所述的一种室温磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：周岩，李莹，吉保明，赵迪，李子怡，
申请(专利权)人：洛阳师范学院，
类型：发明
国别省市：