[发明专利]一种具有磷光效应的铁电聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有磷光效应的铁电聚合物及其制备方法，涉及发光铁电领域，本发明包括：以P(VDF‑CTFE)为反应原料，采用原子转移自由基链反应的方法合成了P(VDF‑TrFE‑CTFE)，然后将P(VDF‑TrFE‑CTFE)分子结构中的CTFE单元作为接枝聚合的活性位点，通过原子转移自由基的合成方法，将含磷光效应的乙烯基咔唑单体接枝在P(VDF‑TrFE‑CTFE)的分子主链上，形成具有磷光效应的铁电聚合物。通过调控P(VDF‑TrFE‑CTFE)上的CTFE单元的比例，间接调控乙烯基咔唑单体的接枝率，从而实现聚合物铁电和磷光性能的可控性。同时，该种具有磷光效应的铁电聚合物具有良好的成膜性能，可广泛应用于电致发光、柔性可穿戴设备以及生物化学传感器领域。

技术领域

本发明涉及发光铁电领域，尤其涉及一种具有磷光效应的铁电聚合物及其制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯基共聚物具有良好的铁电、压电及介电性能。近些年来，在以聚偏氟乙烯基共聚物为基体，从事功能化改性的研究逐年增多。聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-TrFE-CTFE)中的 CTFE单元上的Cl原子可作为原子转移自由基聚合(ATRP)的活性位点，可以利用此活·性位点接枝一类含不饱和键的功能性化合物，来定向实现材料所需的特殊性能。Fangxiao Guan等(Macromolecules,2011, 44(7):2190-2199.)以P(VDF-TrFE-CTFE)和苯乙烯为反应原料，通过原子转移自由基聚合的方法合成了接枝苯乙烯单体的 P(VDF-TrFE-CTFE)-g-St接枝共聚物，苯乙烯单体的引入改变了 P(VDF-TrFE-CTFE)原有的铁电性质，在高场下， P(VDF-TrFE-CTFE)-g-St接枝共聚物从普通铁电体转变为类反铁电体，储能性能也显著提高。

铁电材料能够实现各种功能特性之间的相互转化，如压电效应、电致伸缩效应、电光效应、热释电效应等，在超声换能技术、现代电子技术、激光技术、红外探测技术、传感技术等多个领域被广泛应用到多种器件中。现有的研究表明，发光铁电体主要以陶瓷基为主。葛娜开展了Pr掺杂铌酸钾的水热法制备与光致发光特性研究。通过水热法制备出Pr掺杂铌酸钾，并以波长为325nm激光为激发光源，探讨了 Pr掺杂的铌酸钾发光机制，并证明了Pr掺杂铌酸钾发光对温度敏感，具有测温潜力。Tian等人在铁电材料(Bi0.5Na0.5)TiO3中掺入稀土元素Pr，降低了晶体对称性，并通过对样品的极化处理，成功使红光发光强度提高30％。同年，Sun等人也对(Bi0.5Na0.5)TiO3进行了研究，得出Pr的掺入能够提高钛酸铋钠的铁电性能。Rai等人用Pr掺杂亚蹄酸锂玻璃，得到能级跃迁产生的青光。2008年，Zhang等人测得了Pr掺杂Ba0.77Ca0.23TiO3。铁电体在低温下的491nm发光峰，并通过极化有效增强了位于613nm处的红色发光峰强度。除此之外，很少有对聚合物基铁电发光体进行研究。

发明内容

本发明提供一种具有磷光效应的铁电聚合物及其制备方法，采用聚合物基铁电体，通过原子转移自由基聚合的方式，将发光基团接枝于铁电聚合物分子主链上，通过控制铁电聚合物的铁电性能来调控其发光性能。得到的柔性铁电发光体薄膜具有良好的成膜性，可大面积应用于电致发光、柔性可穿戴设备以及生物化学传感器领域。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有磷光效应的铁电聚合物的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)粉末及金属催化剂加入到无水无氧的四口烧瓶中，在四口烧瓶中注入干燥无氧的溶剂溶解聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)粉末及金属催化剂；

S2、向聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)P(VDF-CTFE)粉末及金属催化剂的溶液中注入配体溶液，搅拌均匀后在70℃～120℃下反应12h～24h，得到产物；