[发明专利]一种具有荧光特性的电纺丝纳米纤维的制备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能化高分子纳米纤维的制备及其方法，属于功能化纳米纤维制备领域。 

背景技术

纳米材料，包括纳米线，纳米棒，纳米管，纳米纤维，近年来引起了极大的兴趣由于其具有较大的比表面积和量子/限制效应，这些纳米材料有望在创新型电子的发展领域和光电设备领域中起到至关重要的作用。各种合成制备纳米材料的方法已被报道。其中，对静电纺丝技术是特别感兴趣。电纺丝技术是一种高效、快捷、低成本制备连续性纳米纤维的一种方法。电纺丝过程中，具有粘弹性的高分子溶液表面在喷丝口处受几千伏至十几千伏的高压电的作用而带上同种电荷，电荷间的相处斥力拉伸高分子溶液。溶液表面的电荷密度随着电压的升高而增大，从而拉伸高分子溶液成纤的静电力越大，当静电力超越溶液的表面张力时，就会使高分子溶液喷射产生高分子溶液射流。高分子溶液射流在高压电场中得到拉伸细化，并且伴随着溶剂的快速挥发而固化形成高分子纳米纤维。静电纺丝法制备的纳米纤维材料具有比表面积大、孔隙尺寸小且复杂，易表面功能化及物理机械性能优良等特点，因而被广泛用在光学和化学传感器、高效过滤材料、生物医用材料、纳米复合材料等领域。 

荧光稀土配合物由于4f电子轨道的跃迁而具有良好的荧光特性，高的荧光强度，长的荧光寿命。近年来，稀土有机配合物凭借其优异的荧光性能，较强的稳定性以及与聚合物之间较好的相容性的特点，引起人们的广泛关注，对其应用研究非常活跃。通常有机小分子稀土配合物在应用中存在许多的缺陷，比如小分子溶剂占据配位轨道，机械性能差和热稳定性能不好，与基质相容性不好等。而键合型大分子稀土配合物材料，稀土离子通过配位键与大分子上的配位基团作用，从而不仅拥有稀土离子独特的荧光性能，而且具有良好的机械性能，热稳定性以及优良的加工性能，还能一定程度避免小分子溶剂占据配位轨道而影响荧光效率。 

发明内容

本发明的目的在于制备具有荧光特性的纳米纤维材料。 

本发明所要解决的技术问题是：β-二酮类小分子稀土配合物被简单地掺杂进大分子基质中，存在热稳定性能不好，加工性能与基质的相容性差等不足。核心技术问题是将合成的大 分子稀土配合物通过静电纺丝法制备成纳米纤维，不但能够提高纳米纤维的热稳定性能和力学性能，而且使纳米纤维具有一定的荧光特性。为了解决这一技术问题，本发明采用的技术方案是： 

本发明提供了一种上述β-二酮类大分子稀土配合物的制备方法，制备方法为：通过合成β-二酮类母体，然后将其大分子化再配合的配位方式，基本分为二个步骤： 

A、合成大分子β-二酮衍生物稀土有机配体， 

以二苯甲酰甲烷（DBM）和二丙烯酸-1,6-己二醇酯（HDDA）为原料，摩尔比为1:1，精制的二氯甲烷做溶剂，FeCl₃作为催化剂，温度控制60℃反应10h，溶剂和催化剂的用量在本领域的常规范围内即可，然后在引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）作用下，氮气保护，升温至80℃热聚合反应24h，旋蒸得到β-二酮类大分子母体；主要反应方程式如附图1。 

B、将硝酸铕无机盐的溶液和含有邻菲罗啉的溶液，采用双滴加法滴入溶有β-二酮类大分子母体的溶液中，发生配合反应，得到β-二酮类大分子稀土配合物， 

将步骤A中制备的β-二酮类大分子配体溶于DMF中，调节溶液PH值为6；再将硝酸铕无机盐的DMF溶液和含有邻菲罗啉的二甲基亚砜DMSO溶液，溶剂的用量在本领域的常规范围内即可，采用双滴加法，滴入上述β-二酮类大分子配体的DMF溶液中，30分钟内滴完，温度控制在40-60℃，配合反应48h；旋蒸掉部分溶剂后，用乙醇作为沉淀剂沉淀，过滤沉淀并用蒸馏水与乙醇洗涤，恒温真空干燥得到β-二酮类大分子稀土配合物，结构式如附图2。 

本发明还提供了一种具有荧光特性的电纺丝纳米纤维的制备方法，制备方法步骤如下： 

C、电纺丝溶液的制备：配制浓度为10wt%的聚合物溶液，待其完全溶解后，于暗室内将为聚合物含量10wt%～100wt%β-二酮类大分子稀土配合物加入聚合物溶液中，待其完全溶解后用于电纺丝； 

D、电纺丝过程：将步骤C）所制备的电纺丝溶液于暗室内进行电纺丝，设置纺丝电压为10～20kV，纺丝口至接收器的距离为15～25cm，纺丝口直径为0.7mm。通过电纺丝制备具有荧光特性的纳米纤维。