[發明專利]聚合物基熒光功能復合材料及其熔融加工方法

無效

• 申請號: 201210197075.4
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102690438A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 孫賓;朱美芳;張文斌;劉洋;張須臻
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08K5/549
• 分類號: C08K5/549;C08L23/12;C08L23/06;C08L67/02;C08L77/00;C08L81/02;C08L71/08;C09K11/06
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發明屬于熒光功能復合材料技術領域，具體涉及高效熒光發射聚合物/晶態POSS取代苝酰亞胺復合材料及其熔融加工方法

背景技術

具有熒光發射功能的高分子復合材料，包括纖維、塑料、薄膜、涂料等，在服裝、消防、化學傳感器、路標、紙幣或商品外包的防偽、檢測等領域有非常重要的作用。該類復合材料通常是通過熒光功能添加劑與高聚物基體復合（共混、原位）的方法來制備的。

熒光功能添加劑主要有無機熒光材料和有機熒光材料。無機熒光材料的代表為稀土離子發光及稀土熒光材料，由于稀土離子具有豐富的能級和4f電子躍遷特性，使稀土成為發光寶庫，為高科技領域特別是信息通訊領域提供了性能優越的發光材料。無機熒光材料優點是吸收能力強，轉換率高，稀土配合物中心離子的窄帶發射有利于全色顯示，且物理化學性質穩定，但在生產時難以加工，并且因資源有限也使其應用受限。有機熒光材料多帶有共軛雜環及各種生色團，種類繁多，可調性好，色彩豐富，色純度高，分子設計相對比較靈活，通過引入烯鍵、苯環等不飽和基團及各種生色團來改變其共軛長度，從而調節化合物光電性質，滿足科研和產業應用的要求。但大多數有機熒光材料，因熒光分子的穩定性，如化學、熱和輻射等的不足，使其熒光發射的長效性不夠；而且有機發光材料在固態時因生色團間易于自聚集而導致熒光顯著猝滅，使其熒光量子產率較在溶液中顯著下降。這些均限制了有機熒光材料的應用。

3,4,9,10-苝四羧酸二酰亞胺(PTCDI，簡稱苝酰亞胺)具有優異的化學穩定性、耐熱、耐曬和耐輻射等特性，其分子結構中的大稠環結構和大π電子共軛體系，以及良好的分子平面性，使其具有極強的光電性能和熒光性能，其熒光量子產率在稀溶液中單分子態時接近100%。但由于苝核間的π-π相互作用，使得固態下苝酰亞胺衍生物熒光量子產率和熒光發射性能都只有稀溶液中單分子態時的十分之一左右。

CN200780029297公布了一種多面體低聚倍半硅氧烷（POSS）基熒光著色劑，具有較好的溶解性以及良好的熒光發射效率，并通過多種方法，包括溶液共混、熔融共混來制備熒光功能材料。但其提供的方法無法控制在復合材料的加工過程中熒光著色劑的聚集體形式，同時其熒光發射效率仍然不夠高。

CN201210185441.4公布了系列POSS取代苝酰亞胺晶體的制備方法，并且發現晶體的熒光量子產率非常的高，要大大高于非晶態固體；且該類晶體在350℃以下無相轉變且不熔融，因而高分子熔融共混中，仍能保持其晶體形態在加工過程中不發生改變，從而保持其高的熒光發射效率，制備出高效熒光發射的聚合物復合材料。

發明內容

本發明提供一種聚合物基苝系熒光功能復合材料及其熔融加工方法，用以解決目前熒光功能復合材料熒光穩定性差，熒光發射效率低的缺陷和不足。

為實現上述目的，本發明所述的一種聚合物基苝系熒光功能復合材料，其包括如下重量配比的組分：80~99wt%的聚合物基體和1~20wt%的晶態苝系熒光添加劑，所述苝系熒光添加劑是化學結構為式（I）化合物的晶體：

其中：

R¹¹~R¹⁴為氫或鹵素；

X和Y是式（II）結構基團：

R²¹~R²⁷是C₁-C₂₅烷基、含有一個或多個醚或硫醚官能團的C₂-C₂₅烷基、C₂-C₂₄烯烷基、含有一個或多個醚或硫醚官能團的C₃-C₂₄烯烷基、C₇-C₉苯基烷基、苯基或被取代基取代的苯基，所述取代基是C₁-C₈烷基、C₁-C₈烷氧基或鹵素；

R³為C₁-C₅的烷基、苯基或取代苯基；