[发明专利]一种以聚羟基丁酸酯为基质的可生物降解的稀土荧光薄膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于稀土元素应用技术领域和可生物降解薄膜制造技术领域，具体涉及一种以聚羟基丁酸酯为基质的可生物降解的稀土荧光薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

目前农用塑料薄膜材料通常不能在自然条件下进行生物降解，因而存在着不可持续性、光能转化效率差以及极易产生白色污染等问题。随着全球越来越重视环保问题，在科技快速发展的同时绝不能以牺牲环境为代价。

稀土元素的离子具有独特的结构和性质，这使其配合物具有独特的发光机制和发光性能，也使得它在发光材料领域占有很重要的地位和具有广泛的应用前景。但稀土材料有着难以忽略的缺点——价格昂贵，加工困难，化学稳定性差是其应用发展技术道路上的障碍。

高分子材料本身具有稳定性好以及来源广、具有很好的耐光、热、腐蚀和化学性能等特点，其加工性能也比较简单。聚羟基脂肪酸酯PHA作为一种高分子材料具备优异的生物相容性和可降解性以及光学活性，在电子等领域已有诸多应用。PHB（聚羟基丁酸酯）来自微生物发酵合成，是PHA中的典型代表，其降解产物主要是β-羟基丁酸，水和二氧化碳，对人体无损害，且有着与PP、PE相似的物理性质，其两者之间的熔点、玻璃化温度和粘度数值相差不大，可加工成薄膜或纤维状材料。但PHB脆性严重,热稳定性差，加工窗口仅有20℃,这些不利因素严重地限制了PHB的广泛应用，所以目前的研究主要集中在它的共混改性上，并没有将PHB作为基质用于研究具有可生物降解特性的荧光薄膜。

发明内容

针对目前农用塑料薄膜材料存在的不可持续性、不可降解性、光能转化效率差以及极易产生白色污染等不足，本发明的目的在于提供一种具有高发光性能以及高环保的以聚羟基丁酸酯为基质的可生物降解的稀土荧光薄膜及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种以聚羟基丁酸酯作为基质的可生物降解的稀土荧光薄膜，在聚羟基丁酸酯PHB基质中掺杂有铕配合物Eu(TTA)2TPY-OCH3；其中，Eu(TTA)2TPY-OCH3与聚羟基丁酸酯PHB的质量比为1～7:100。

上述以聚羟基丁酸酯作为基质的可生物降解的稀土荧光薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1）稀土铕配合物的溶解：将铕配合物Eu(TTA)2TPY-OCH3加入到烧杯中，加入四氢呋喃即THF作为溶剂，室温下搅拌至Eu(TTA)2TPY-OCH3完全溶解，形成Eu(TTA)2TPY-OCH3质量量分数为0.094~0.551%的透明溶液，备用；

2）PHB的溶解：将PHB加入到烧杯中，然后加入二氯甲烷作为溶剂，室温下搅拌至PHB完全溶解，形成质量分数为0.375~0.529%PHB溶液，备用；

3）混溶：将步骤1）和步骤2）制备的溶液混合，使混合后的溶液中Eu(TTA)2TPY-OCH3与PHB的质量比为1～7:100，在室温下搅拌，得到透明的混合溶液；

4）蒸发成膜：将步骤3）的混合溶液滴到蒸发皿里，在表面覆盖上带孔的保鲜薄膜，让溶液在室温下蒸发8～24h，得到以聚羟基丁酸酯作为基质的可生物降解的稀土荧光薄膜。

其中，步骤1）和步骤2）中溶剂可以是纯二氯甲烷、四氢呋喃即THF、N, N- 二甲基甲酰胺即DMF和氯仿中的一种或多种的混合物。

以聚羟基丁酸酯作为基质的可生物降解的稀土荧光薄膜，在农用薄膜材料和医用材料上有着广泛的应用。

相比现有的技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明选用了具有优异的生物相容性、可降解性以及光学活性的PHB（聚羟基丁酸酯）作为基质，制备了一种高发光性能以及高环保的生物可降解荧光薄膜材料。该材料兼具了稀土铕配合物色纯度高，发光性能优良稳定，以及PHB可生物降解等优点，可以广泛应用于农用薄膜和医用材料上。

2、本发明PHB作为基质的生物可降解特性荧光薄膜，经一系列的表征测试，该薄膜具有热稳定性好，发光效率高，色纯度好，实用价值高，可生物降解等优点，解决了目前农用塑料薄膜材料存在的不可持续性、不可降解性、光能转化效率差以及极易产生白色污染等问题。

3、本发明制备方法操作简单，成本相对低廉，风险低，易于推广使用。选用发光强度高且具有窄发射带并且荧光寿命长的Eu³⁺的TTA配合物以及从生物降解角度出发具备鲜明优点的PHB，将事先制备好的Eu(TTA)₂TPY-OCH₃按一定的比例掺杂到PHB基质中，通过溶剂挥发得到薄膜。

附图说明