一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料及其制备与应用制造技术

本方案属于水凝胶材料技术领域，公开了一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料及其制备与应用。该发光水凝胶材料为PAA/PC/Eu/TTa，由TTa和Eu形成的稀土铕配合物均匀分布于由PAA和PC形成的三维网络中，稀土铕配合物中的Eu与三维网络通过配位键结合，PAA为聚丙烯酸钠，PC为2,3

【技术实现步骤摘要】
一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料及其制备与应用


[0001]本方案属于水凝胶材料
，具体涉及一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料及其制备与应用。

技术介绍

[0002]发光水凝胶因其独特的光学、智能和生物相容性而备受关注。迫切需要开发具有优异力学性能的发光水凝胶。传统的方法制备的水凝胶材料具有稳定性差，生物相容性差，不易降解等缺点。另外，传统方法制备的水凝胶材料中，材料的多孔结构、机械模量以及力学性能有待进一步提高。目前，各领域科研人员对既具有优异的发光性能，又具备良好机械性能的水凝胶复合材料的报道极少。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本方案旨在克服现有技术中的至少一种不足，提供一种新的具有高回弹性能的发光水凝胶材料。
[0004]为了解决上述技术问题，采取下述技术方案：
[0005]第一方面，一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料，为PAA/PC/Eu/TTa，由TTa和Eu形成的稀土铕配合物均匀分布于由PAA和PC形成的三维网络中，稀土铕配合物中的Eu通过配位键与三维网络相连，PAA为聚丙烯酸钠，PC为2,3
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吡啶二甲酸壳聚糖，Eu为稀土铕离子，TTa为2
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噻吩甲酰基三氟丙酮钠盐。
[0006]本方案以PAA和PC为基质，其中PC通过天然生物大分子壳聚糖制备得到，而PAA通过简单的化学交联得到，均容易降解，属于环境友好型材料。PAA和PC通过氢键相连，形成稳定的三维网络，即水凝胶网络骨架；Eu先与PC的羧基官能团配位，从而以配位键与水凝胶网络骨架稳定相连，并均匀分布于水凝胶网络骨架中；随后TTa与Eu进一步配位，形成稀土铕配合物，使稀土铕配合物能够均匀分布在基质的骨架网络中，避免了传统物理掺杂所制备材料的荧光猝灭现象，形成发光优异的红色荧光材料。
[0007]第二方面，一种制备上述具有高回弹性能的发光水凝胶材料的方法，包括如下步骤：
[0008]S1.配置PC溶液：将PC溶解于蒸馏水中；
[0009]S2.配置AA溶液：用NaOH溶液将丙烯酸钠的pH调至中性，定容；
[0010]S3.成型水凝胶：将PC溶液与丙烯酸钠溶液充分混合后加入交联剂MBA和引发剂过硫酸铵，混合均匀，倒入模具，加热成型，风干；
[0011]S4.浸泡Eu：浸泡到Eu的乙醇溶液中；
[0012]S5.浸泡TTa：浸泡到TTa溶液中。
[0013]本方案采用自由基聚合这种简单易行的方法制备水凝胶，以N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺为交联剂将AA分子间通过化学交联的方式结合得到PAA，在此过程中，PAA和PC通过氢键相连，得到具有网络骨架的水凝胶。此后，通过浸泡Eu的乙醇溶液使Eu与PC的羧基官能团
以配位键结合，从而与水凝胶网络骨架稳定相连；接着通过浸泡TTa溶液使TTa与Eu进一步配位形成稀土铕配合物，使稀土铕配合物能够均匀分布在基质的骨架网络中，避免了传统物理掺杂所制备材料的荧光猝灭现象。该实验操作简单，材料的后处理方便易于实施；具有良好的可加工性，能根据不同的要求加工成不同的形态，使得水凝胶材料的形态可以根据需要进行方便的设计；该制备方法可以应用于其它稀土离子发光体系以及天然生物大分子体系。
[0014]第三方面，一种上述具有高回弹性能的发光水凝胶材料作为表征材料的应用。该水凝胶材料发光优异，在369nm激发下得到红色发射光谱，最大发射峰在617nm处，为典型的稀土铽配合物的纯正红色荧光发射峰，色纯度高，可作为一种红色荧光材料。其对苯甲醛具有优异的识别性能，可作为一种环保型的苯甲醛荧光识别材料。
[0015]本方案与现有技术相比较有如下有益效果：
[0016]首先，以PAA和PC为基质，通过PC的羧基官能团与Eu配位，使得TTa与Eu配位形成的稀土铕配合物能够均匀分布在基质的骨架网络中，与三维网络达到分子层面的均匀相连，避免了传统物理掺杂所制备材料的荧光猝灭现象。
[0017]其次，该发光水凝胶材料具有良好的发光性能和对苯甲醛识别性能，在369nm激发下得到红色发射光谱，最大发射峰在617nm处，为典型的稀土铕配合物的纯正红色荧光发射峰，色纯度高。
[0018]再者，该发光水凝胶材料的基质容易降解，属于环境友好型材料，具有高回弹性能和良好的热稳定性(分解温度为244℃)。
[0019]最后，使用了一种简单易行的方法制备上述发光水凝胶材料，其中三维网络采用自由基聚合的方法制备，制得水凝胶材料具有良好的可加工性，能根据不同的要求加工成不同的形态，后处理简单易行，该制备方法可以应用于其它稀土离子发光体系以及天然生物大分子体系。
附图说明
[0020]图1是高回弹性能发光水凝胶材料经过干燥后的热重图。
[0021]图2是高回弹性能发光水凝胶材料经过干燥后的扫描电镜图。
[0022]图3是高回弹性能发光水凝胶材料经过干燥后的Eu元素分布图。
[0023]图4是高回弹性能发光水凝胶材料在日光照射下的图。
[0024]图5是高回弹性能发光水凝胶材料在紫外灯照射下的图。
[0025]图6是高回弹性能发光水凝胶材料的激发和发射光谱图。
[0026]图7是高回弹性能发光水凝胶材料经过不同浓度苯甲醛浸泡后的发射光谱图。
[0027]图8是高回弹性能发光水凝胶材料的应力应变图。
具体实施方式
[0028]本方案提出一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料，为PAA/PC/Eu/TTa，TTa与Eu形成稀土铕配合物，PAA与PC形成三维网络，该稀土铕配合物均匀分布于该三维网络中，稀土铕配合物中的Eu与三维网络通过配位键结合，PAA为聚丙烯酸钠，PC为2,3
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吡啶二甲酸壳聚糖，Eu为稀土铕离子，TTa为2
‑
噻吩甲酰基三氟丙酮钠盐。
[0029]其中，PC先与PAA相连形成三维网络，后与Eu以配位键结合，TTa再与连接于三维网络的Eu结合形成稀土铕配合物。
[0030]具体地，TTa的羰基官能团与Eu以配位键结合形成稀土铕配合物；PAA与PC通过氢键相连形成三维网络，PAA由AA分子间以N,N
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亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂通过化学交联的方式结合得到，其中AA为丙烯酸钠；PC的羧基官能团与Eu以配位键结合。
[0031]本方案以PAA和PC为基质，其中PC通过天然生物大分子壳聚糖制备得到，而PAA通过简单的化学交联得到，均容易降解，属于环境友好型材料。PAA和PC通过氢键相连，形成稳定的三维网络，即水凝胶网络骨架；Eu先与PC的羧基官能团配位结合，从而以配位键的形式与水凝胶网络骨架稳定相连，使稀土铕配合物均匀分布于水凝胶网络骨架中；随后TTa与Eu进一步配位，形成稀土铕配合物，使稀土铕配合物能够均匀分布在基质的骨架网络中，避免了传统物理掺杂所制备材料的荧光猝灭现象，形成发光优异的红色荧光材料。
[0032]本方案还提出一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高回弹性能的发光水凝胶材料，其特征在于，为PAA/PC/Eu/TTa，由TTa和Eu形成的稀土铕配合物均匀分布于由PAA和PC形成的三维网络中，所述稀土铕铕配合物中的Eu与所述三维网络通过配位键结合，所述PAA为聚丙烯酸钠，所述PC为2,3
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吡啶二甲酸壳聚糖，所述Eu为稀土铕离子，所述TTa为2
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噻吩甲酰基三氟丙酮钠盐。2.根据权利要求1所述具有高回弹性能的发光水凝胶材料，其特征在于，所述PC先与PAA相连形成所述三维网络，后与Eu以配位键结合，所述TTa再与连接于所述三维网络的Eu结合形成所述稀土铕配合物。3.根据权利要求2所述具有高回弹性能的发光水凝胶材料，其特征在于，所述PAA由AA分子间以N,N
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亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂通过化学交联的方式结合得到，其中AA为丙烯酸钠；和/或，所述TTa的羰基官能团与Eu以配位键结合形成所述稀土铕配合物；和/或，所述PAA与PC通过氢键相连形成所述三维网络；和/或，所述PC的羧基官能团与Eu以配位键结合；和/或，所述发光水凝胶材料的分解温度为244℃。4.一种如权利要求1～3任一项所述具有高回弹性能的发光水凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：配置PC溶液：将PC溶解于蒸馏水中；配置AA溶液：用NaOH溶液将丙烯酸钠的pH调至中性，定容；成型水凝胶：将PC溶液与丙烯酸钠溶液充分混合后加入交联剂MBA和引发剂过硫酸铵，混合均匀，倒入模具，加热成型，风干；浸泡Eu：浸泡到Eu的乙醇溶液中；浸泡TTa：浸泡到TTa的乙醇溶液中。5.根据权利要求4所述具有高回弹性能的发光水凝胶材料的制备方法，其特征在于，在配置PC溶液步骤中，PC溶液质量百分数浓度为2～5％；和/或，在配置AA溶液步骤中，定容得到体积分数为40％的AA溶液；和/或，在成型水凝胶步骤中，交联剂MBA的质量为AA质量的1～2％；和/或引发剂过硫酸铵的质量为AA质量的0.5～2.0％；和/或55～85℃下加热成型0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丰祎，解蜀，吴琦，李飞，代天卫，李昌静，张旭锋，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：