[发明专利]一种环境友好的应变响应型荧光超分子材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环境友好的应变响应型荧光超分子材料及其制备方法，是由聚合物酸和有机胺按照一定比例在溶剂中混合，然后挥发溶剂而得到的。本发明应变响应型荧光超分子材料对拉伸应变有优异的荧光响应性。这种材料的制备过程简单，且具有应变响应性质和环境友好性质，使其在检测器和传感器和仿皮肤材料方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于力学响应荧光技术领域，具体涉及一种环境友好的应变响应型荧光超分子材料及其制备方法。

背景技术

力学响应荧光材料能够在应力、应变、或超声振荡等刺激下做出响应，使荧光发射强度或发射波长发生改变，在近年来受到越来越多的关注，并广泛应用于检测器、传感器和仿皮肤材料之中。

近年来已经报道的力学响应荧光材料主要有三种类型：有机小分子，聚合物和超分子材料。对于小分子力学荧光材料而言，大多数通过改变其聚集态结构来实现荧光开闭或发射波长变化。Bu等将四苯乙烯用四个吡啶基团功能化，所得化合物在研磨、压缩作用下，分子排列方式由H堆积转向J堆积，从而使得材料的荧光发射波长从540nm变化到660nm(ACS Appl.Mater.Interfaces 2018,10,5819-5827)。然而，小分子荧光材料不具备粘弹性，这使其不能对大应变做出荧光响应。由于分子量大，分子链间存在缠结或交联，聚合物应变响应荧光材料具有粘弹性，能够对大的拉伸应变产生响应，在应变或应力传感器方面具有广阔的应用前景。Braun等利用螺吡喃开环前后会发生荧光发生开闭的现象，将其嵌入到聚氨酯中。这种聚合物在拉伸过程中，会发射波长为575nm的荧光(J.Am.Chem.Soc.2010,132,16107–16111)。但是，这类应变响应聚合物是以含有稠环芳烃的荧光团与聚合物共价结合形成，具有一定的毒害性，因此不含有稠环芳烃的力学荧光响应材料引起了人们的注意。专利CN106996840A公开了一种力响应荧光传感器。这种传感器是以脂肪族超支化聚酰胺胺为主构成的，其荧光强度会随拉伸应变的增大而增强。然而，这种力学响应传感器所用到的超支化聚酰胺胺需要采取特别的合成技巧才能得到。超分子应变响应荧光材料可以通过简单的物理混合方式得到，比如最近的一篇报道中指出，聚N,N-二甲基丙烯酰胺与过渡金属离子Eu³⁺构成的超分子水凝胶具有应变荧光响应性质(Adv.Mater.2018,30,1706526)。但是，这种超分子应变响应荧光材料中含有过渡金属离子，不属于环境友好材料。

综上所述，现有报道中并无一种能够通过简单的物理混合方式得到的环境友好的应变响应荧光超分子材料。

发明内容

本发明旨在提供一种环境友好的应变响应型荧光超分子材料及其制备方法。

本发明环境友好的应变响应型荧光超分子材料，是由聚合物酸和有机胺按照一定比例经物理混合得到的，具有应变响应性质，且具有环境友好性。

所述聚合物酸为海藻酸、肝素、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚马来酸中的一种或几种，其分子量为1000～1000000g/mol。

所述有机胺为小分子多元叔胺，具体选自三乙胺、三乙醇胺、三正丙胺、N-甲基二乙醇胺、N,N-二甲基丙醇胺、N,N-二甲基乙胺、N,N-二乙基羟胺、N,N-二甲基环已胺、三(羧甲基)胺中的一种或几种的组合。

所述聚合物酸和有机胺的质量比为10:1～1:1。

本发明环境友好的应变响应型荧光超分子材料的制备方法，是由聚合物酸和有机胺按照配比量在溶剂中充分混合，然后挥发溶剂而得到的。

所述溶剂选自去离子水、甲醇、乙醇、异丙醇、二甲基亚砜、N,N’-二甲基甲酰胺中的一种或几种的混合。

聚合物酸和有机胺的混合温度控制在0～50℃，混合时间为10～120min。

溶剂挥发条件为：真空度-0.01～-0.1MPa，温度25～105℃，时间1～120小时。