[發明專利]光敏組分及其在光引發自由基聚合中的應用

在審

• 申請號: 202210803040.4
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115466340A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 陳志俊;波爾德·斯特瑞;王萍;李淑君;李堅;劉守新
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: C08F2/50
• 分類號: C08F2/50;C08F120/14;C08F120/18;C08F112/08;C08F120/40;C08F120/20;C08F120/28;C08F120/54;C08F265/06;C08F220/14;C08F212/08
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張琳

本發明涉及一種可持續光敏組分及其在光引發自由基聚合中的應用。本發明提供的光敏組分包括源自含碳天然原料的碳點和剛性基質，所述剛性基質包覆所述源自含碳天然原料的碳點。該光敏組分在室溫下能夠產生三重態激子。含有該光敏組分的光引發體系具有回收能力，并且可以在沒有任何重金屬的條件下起作用，可以提供定制分子量和盡可能環保的聚合物，即不使用對人體代謝有負面影響的重金屬離子，以便合成也可用于紫外線和可見光吸收光譜范圍的多功能材料。

技術領域

本發明涉及碳納米材料領域，具體涉及一種光敏組分及其在光引發自由基聚合中的應用。

背景技術

原子轉移自由基聚合最初在1995年被報道，起初的原子轉移自由基聚合技術需使用大量的CuBr以引發自由基聚合并控制聚合物鏈增長。交聯聚合物的弧間距受聚合的可控程度影響，均一的弧間距可提升聚合物的機械性能。隨后發展出使用CuBr₂引發，顯著減少了重金屬的添加量。由于聚合反應體系粘度一般較大，去除或回收催化及引發體系往往需要使用大量有機溶劑洗滌、萃取、沉淀等處理，不但大大增加了自由基聚合工藝生產成本，還帶來了金屬和揮發性有機溶劑對環境的污染問題。在此，通過光引發聚合以減少銅離子的添加量，這種方法使光敏聚合物受到了廣泛關注，并且將銅離子的添加量降至ppm量級。也有一部分工作報道了使用Fe(III)替代Cu(II),由于其可以在不添加胺的情況下引發聚合，因而比Cu(II)體系更具環境友好性。

溶劑和金屬離子會污染環境。此外，即使痕量的金屬也會使聚合物耐久性差，存在生物毒性，對微電子有干擾，因而限制了聚合物的應用。光化學的蓬勃發展為該領域打開了一扇新的大門，引發劑CuBr₂的量僅需ppm量級甚至不需要添加金屬，不含金屬的原子轉移自由基聚合也受到了研究者們的廣泛關注。光化學過程使得化學反應可以由簡單的光開關控制反應進行與結束，因其操作便利，時間和空間可控，為醫藥、涂料、打印等領域的技術變革提供了可能性。

目前在可控自由基聚合和自由基聚合領域中所用到的引發劑大多嚴重地依賴化石原料，且還沒有關于綠色可持續的引發劑與碘鎓鹽共引發形成氫消除型自由基引發劑(type II)體系在自由基聚合領域應用的報道。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種以綠色可持續的原材料制備的光敏組分，使用剛性基質限域碳點然后作為引發體系的光敏組分，該光敏組分可與鹵代烷/碘鎓鹽/鹵代烷與胺共引發單體的自由基聚合。本發明提供的光引發體系具有回收能力，并且可以在沒有任何重金屬的條件下起作用。本發明可以提供定制分子量和盡可能環保的聚合物，即不使用對人體代謝有負面影響的重金屬離子，以便合成也可用于紫外線和可見光吸收光譜范圍的多功能材料。

在第一方面，本發明提供了一種光敏組分，包括源自含碳天然原料的碳點和剛性基質，所述剛性基質包覆所述源自含碳天然原料的碳點。

所述光敏組分在室溫下能夠產生三重態激子。在一些實施方式中，所述光敏組分具有熱激活延遲熒光或室溫磷光。當三重態激發態與單重態激發態能量接近時(一般為T1態和S1態)，處于三重激發態的分子可以通過反系間竄越(Reverse IntersystemCrossing,RISC)過程到達單重激發態，之后通過輻射躍遷過程回到基態。這一系列過程稱作E型延遲熒光，又稱為熱活化延遲熒光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)。室溫磷光是激子從單線態通過系間竄越到達三線態后就輻射發光。

在一些實施方式中，所述含碳天然原料包括羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、紫膠紅或檸檬酸中的至少一種。

在一些實施方式中，所述剛性基質包括纖維素、二氧化硅、沸石、硼酸、層狀雙氫氧化物、聚乙二醇或聚氨酯中的至少一種。

在第二方面，本發明提供了一種光敏組分的制備方法，包括步驟S2：將源自含碳天然原料的碳點和剛性基質前體材料在水中進行第二反應，得到所述光敏組分。