[发明专利]一种可变色的聚苯乙烯交联荧光微球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可变色的聚苯乙烯(PS)交联荧光微球及其制备方法，包括以下步骤：(1)将苯乙烯、1‑乙烯基‑7‑Br‑苝酰亚胺衍生物和过氧化物引发剂混合得到混合物；(2)在搅拌条件下将混合物加入去离子水、乳化物后迅速升温至T并持续一段时间后停止反应得到乳液；(3)在搅拌条件下往乳液中加入破乳剂，搅拌凝聚后抽滤并用热水洗涤，干燥后得到可变色的聚苯乙烯交联荧光微球。本发明采用乳液聚合法成功制备出可变色PS微球，平均直径为150～400nm，孔径方差为0.9～1.8，比表面积为750～800m²g^‑1，荧光量子产率为60～80％，在一定温度条件下随有机溶剂浸润量呈现颜色变化，有机溶剂为1‑乙烯基‑7‑Br‑苝酰亚胺衍生物的良溶剂。

技术领域

本发明属变色材料技术领域，涉及一种可变色的聚苯乙烯交联荧光微球及其制备方法。

背景技术

荧光微球是指粒径大小在几十纳米至几十微米范围内，受到外界能量辐射之后能够发出荧光现象的固体颗粒，其形状多样，但一般为球形。这种功能材料通常是以有机或无机微球作为载体，通过物理或化学方法在其表面或内部负载荧光物质得到的。

目前，常见的荧光微球主要包括有机高分子荧光微球、天然高分子微球和无机荧光微球等。有机高分子微球因其自身优异的性能和简便的制备方法等特点，已经成为制备荧光微球的重要材料。荧光微球的制备方法非常多，这些制备方法的原理与操作方法不尽相同，但最常见的方法包括以下几种方式：预先制备载体微球，然后在其表面负载荧光物质；或者将荧光物质与合成微球的单体通过共聚的方式负载在球体内部；也可以在聚合的过程中将荧光物质直接包埋在球体内部制备荧光微球；另外，还有大量文献报道自组装方法制备荧光微球。

与小分子荧光材料相比，荧光微球具有相对比较稳定的形态结构及发光行为的优点，受溶剂、热、电、磁等外界条件的影响较小；与均相荧光传感器相比，荧光微球克服了难以器件化、不能重复使用、易于污染待测体系等缺陷；与荧光薄膜相比较，微纳米级微球具有非常大的比表面积，当用作荧光传感器的载体时，可以更为有效使传感分子与待测组分相接触，从而显著提高传感器的灵敏度。

随着科学技术的不断发展进步，诸多高精尖技术领域都已离不开荧光微球材料的应用，例如免疫分析技术、生物标记与示踪、高通量药物筛选、固定化酶和基因研究、化学与生物检测以及光学器件等众多高科技领域中都伴随着荧光微球的应用。

这一系列优异的性能以及广泛的应用前景使荧光微球在荧光材料的制备与应用领域迅速成为了研究热点方向。

生物界变色现象在自然界中是普遍存在的，例如具有代表性的变色龙，它可以根据外界环境变化使自身的颜色进行改变，并在另外一种环境下进行还原，从而实现颜色的伪装或者自身热量的存储。以此为基础，仿生材料现价段所研究的变色现象主要有：电致变色、光致变色、热敏变色等。而荧光变色微球的制备也具有非常高的应用价值。变色材料可分为可逆和不可逆变色材料，可逆变色材料当周围环境发生变化时颜色发生变化，当周围环境恢复时颜色随之恢复，不可逆变色材料则没有恢复功能，因此，可逆变色材料应用较为广泛。热致可逆变色材料不同于传统材料，它可以对环境温度的变化刺激做出颜色上的反应，可以及时的为使用者提供关于温度上的视觉信息反馈。在诸多变色材料中，有机可逆热致变色材料变色温度可调、颜色组合多样、变色明显、价格低廉，因此研究最为广泛，实用性最强。

专利CN101225296A采用原位聚合法，将光致变色化合物溶液包裹于三聚氰胺-甲醛树脂中，制备了光致变色微胶囊，将光致变色材料与外界环境隔绝，有效保护了光致变色材料，同时实现了光致变色材料的永久固态化。然而他们采用的有机溶剂是沸点较低且毒性较强的苯、乙醇、甲苯、四氯乙烯或四氯化碳等，易对人体或环境造成危害，在一定程度上限制了其应用。更重要的是，这种包裹液态囊芯的单一核壳结构胶囊，其机械性能和热稳定性能较差，限制了其在聚合物加工领域的应用。