[发明专利]聚合物基荧光功能复合材料及其熔融加工方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光功能复合材料技术领域，具体涉及高效荧光发射聚合物/晶态POSS取代苝酰亚胺复合材料及其熔融加工方法

背景技术

具有荧光发射功能的高分子复合材料，包括纤维、塑料、薄膜、涂料等，在服装、消防、化学传感器、路标、纸币或商品外包的防伪、检测等领域有非常重要的作用。该类复合材料通常是通过荧光功能添加剂与高聚物基体复合（共混、原位）的方法来制备的。

荧光功能添加剂主要有无机荧光材料和有机荧光材料。无机荧光材料的代表为稀土离子发光及稀土荧光材料，由于稀土离子具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，使稀土成为发光宝库，为高科技领域特别是信息通讯领域提供了性能优越的发光材料。无机荧光材料优点是吸收能力强，转换率高，稀土配合物中心离子的窄带发射有利于全色显示，且物理化学性质稳定，但在生产时难以加工，并且因资源有限也使其应用受限。有机荧光材料多带有共轭杂环及各种生色团，种类繁多，可调性好，色彩丰富，色纯度高，分子设计相对比较灵活，通过引入烯键、苯环等不饱和基团及各种生色团来改变其共轭长度，从而调节化合物光电性质，满足科研和产业应用的要求。但大多数有机荧光材料，因荧光分子的稳定性，如化学、热和辐射等的不足，使其荧光发射的长效性不够；而且有机发光材料在固态时因生色团间易于自聚集而导致荧光显著猝灭，使其荧光量子产率较在溶液中显著下降。这些均限制了有机荧光材料的应用。

3,4,9,10-苝四羧酸二酰亚胺(PTCDI，简称苝酰亚胺)具有优异的化学稳定性、耐热、耐晒和耐辐射等特性，其分子结构中的大稠环结构和大π电子共轭体系，以及良好的分子平面性，使其具有极强的光电性能和荧光性能，其荧光量子产率在稀溶液中单分子态时接近100%。但由于苝核间的π-π相互作用，使得固态下苝酰亚胺衍生物荧光量子产率和荧光发射性能都只有稀溶液中单分子态时的十分之一左右。

CN200780029297公布了一种多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）基荧光着色剂，具有较好的溶解性以及良好的荧光发射效率，并通过多种方法，包括溶液共混、熔融共混来制备荧光功能材料。但其提供的方法无法控制在复合材料的加工过程中荧光着色剂的聚集体形式，同时其荧光发射效率仍然不够高。

CN201210185441.4公布了系列POSS取代苝酰亚胺晶体的制备方法，并且发现晶体的荧光量子产率非常的高，要大大高于非晶态固体；且该类晶体在350℃以下无相转变且不熔融，因而高分子熔融共混中，仍能保持其晶体形态在加工过程中不发生改变，从而保持其高的荧光发射效率，制备出高效荧光发射的聚合物复合材料。

发明内容

本发明提供一种聚合物基苝系荧光功能复合材料及其熔融加工方法，用以解决目前荧光功能复合材料荧光稳定性差，荧光发射效率低的缺陷和不足。

为实现上述目的，本发明所述的一种聚合物基苝系荧光功能复合材料，其包括如下重量配比的组分：80~99wt%的聚合物基体和1~20wt%的晶态苝系荧光添加剂，所述苝系荧光添加剂是化学结构为式（I）化合物的晶体：

其中：

R¹¹~R¹⁴为氢或卤素；

X和Y是式（II）结构基团：

R²¹~R²⁷是C₁-C₂₅烷基、含有一个或多个醚或硫醚官能团的C₂-C₂₅烷基、C₂-C₂₄烯烷基、含有一个或多个醚或硫醚官能团的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烷氧基或卤素；

R³为C₁-C₅的烷基、苯基或取代苯基；