[發明專利]一種具有高回彈性能的發光水凝膠材料及其制備與應用

在審

• 申請號: 202111504001.6
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN115304786A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 劉豐祎;解蜀;吳琦;李飛;代天衛;李昌靜;張旭鋒
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L33/02;C08L5/08;C08K5/00;C08F220/06;C08F222/38;C09K11/06
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 鄭永泉;黃潔玲

本方案屬于水凝膠材料技術領域，公開了一種具有高回彈性能的發光水凝膠材料及其制備與應用。該發光水凝膠材料為PAA/PC/Eu/TTa，由TTa和Eu形成的稀土銪配合物均勻分布于由PAA和PC形成的三維網絡中，稀土銪配合物中的Eu與三維網絡通過配位鍵結合，PAA為聚丙烯酸鈉，PC為2,3?吡啶二甲酸殼聚糖，Eu為稀土銪離子，TTa為2?噻吩甲酰基三氟丙酮鈉鹽。本方案以PAA和PC為基質，通過PC的羧基官能團與Eu配位，使得TTa與Eu配位形成的稀土銪配合物能夠均勻分布在基質的骨架網絡中，與三維網絡達到分子層面的均勻相連，避免了傳統物理摻雜所制備材料的熒光猝滅現象；與此同時，該發光水凝膠材料屬于環境友好型材料，具有高回彈性能和良好的熱穩定性。

技術領域

本方案屬于水凝膠材料技術領域，具體涉及一種具有高回彈性能的發光水凝膠材料及其制備與應用。

背景技術

發光水凝膠因其獨特的光學、智能和生物相容性而備受關注。迫切需要開發具有優異力學性能的發光水凝膠。傳統的方法制備的水凝膠材料具有穩定性差，生物相容性差，不易降解等缺點。另外，傳統方法制備的水凝膠材料中，材料的多孔結構、機械模量以及力學性能有待進一步提高。目前，各領域科研人員對既具有優異的發光性能，又具備良好機械性能的水凝膠復合材料的報道極少。

發明內容

鑒于此，本方案旨在克服現有技術中的至少一種不足，提供一種新的具有高回彈性能的發光水凝膠材料。

為了解決上述技術問題，采取下述技術方案：

第一方面，一種具有高回彈性能的發光水凝膠材料，為PAA/PC/Eu/TTa，由TTa和Eu形成的稀土銪配合物均勻分布于由PAA和PC形成的三維網絡中，稀土銪配合物中的Eu通過配位鍵與三維網絡相連，PAA為聚丙烯酸鈉，PC為2,3-吡啶二甲酸殼聚糖，Eu為稀土銪離子，TTa為2-噻吩甲酰基三氟丙酮鈉鹽。

本方案以PAA和PC為基質，其中PC通過天然生物大分子殼聚糖制備得到，而PAA通過簡單的化學交聯得到，均容易降解，屬于環境友好型材料。PAA和PC通過氫鍵相連，形成穩定的三維網絡，即水凝膠網絡骨架；Eu先與PC的羧基官能團配位，從而以配位鍵與水凝膠網絡骨架穩定相連，并均勻分布于水凝膠網絡骨架中；隨后TTa與Eu進一步配位，形成稀土銪配合物，使稀土銪配合物能夠均勻分布在基質的骨架網絡中，避免了傳統物理摻雜所制備材料的熒光猝滅現象，形成發光優異的紅色熒光材料。

第二方面，一種制備上述具有高回彈性能的發光水凝膠材料的方法，包括如下步驟：

S1.配置PC溶液：將PC溶解于蒸餾水中；

S2.配置AA溶液：用NaOH溶液將丙烯酸鈉的pH調至中性，定容；

S3.成型水凝膠：將PC溶液與丙烯酸鈉溶液充分混合后加入交聯劑MBA和引發劑過硫酸銨，混合均勻，倒入模具，加熱成型，風干；

S4.浸泡Eu：浸泡到Eu的乙醇溶液中；

S5.浸泡TTa：浸泡到TTa溶液中。

本方案采用自由基聚合這種簡單易行的方法制備水凝膠，以N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯劑將AA分子間通過化學交聯的方式結合得到PAA，在此過程中，PAA和PC通過氫鍵相連，得到具有網絡骨架的水凝膠。此后，通過浸泡Eu的乙醇溶液使Eu與PC的羧基官能團以配位鍵結合，從而與水凝膠網絡骨架穩定相連；接著通過浸泡TTa溶液使TTa與Eu進一步配位形成稀土銪配合物，使稀土銪配合物能夠均勻分布在基質的骨架網絡中，避免了傳統物理摻雜所制備材料的熒光猝滅現象。該實驗操作簡單，材料的后處理方便易于實施；具有良好的可加工性，能根據不同的要求加工成不同的形態，使得水凝膠材料的形態可以根據需要進行方便的設計；該制備方法可以應用于其它稀土離子發光體系以及天然生物大分子體系。