[发明专利]一种高量子产率、长磷光寿命的聚合物磷光材料及其制备方法

说明书

本发明属于聚合物发光材料领域，具体涉及一种高量子产率、长磷光寿命的聚合物磷光材料及其制备方法。该聚合物分子骨架含有聚醚和酰胺基或酯基等非常规发色团，通过改变共聚单体以及激发波长可实现全色域的荧光发射和从蓝绿色到红黄色的室温余辉发射，可在防伪，柔性电子器件，生物检测等领域应用。该聚合物磷光材料是基于缩水甘油和丙烯酰胺类或丙烯酸酯类单体的杂化共聚，一步法制备出改性支化聚醚，再与硼酸进行热处理得到非晶的磷光共聚物薄膜材料。本发明制备的聚合物磷光材料，其发射具有丰富的可调性、量子产率高、磷光寿命长，且具有制备方法简单高效、价格低廉、环境友好等优势，适合大规模生产应用，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于聚合物发光材料领域，具体涉及一种高量子产率、长磷光寿命的聚合物磷光材料及其制备方法。

背景技术

室温磷光(RTP)材料因其独特的生产过程和长寿命的激发态而引起人们的关注，不同于荧光材料，室温磷光材料可以直接观察到数秒到数十秒的超长余辉发射。其中，有机聚合物磷光材料一直是人们关注的热点。一方面是由于，聚合物材料在有机柔性电子领域发挥着不可替代的作用，如有机发光二极管、太阳能电池、存储器件、场效应晶体管等，这主要得益于其具有良好的柔韧性、易于加工、成本低、电子迁移率高；另一方面，无机和有机金属配合物磷光材料都有成本高、毒性大、制备较难的缺点，而有机聚合物磷光材料对环境相对友好、易于修饰。

传统的聚合物磷光材料中都携带有大量的共轭体系，使其具有足够的刚性结构，但其有制备步骤繁琐，生物亲和性差和毒性较大等固有缺点，这在一定程度限制了其应用。近年来，研究者们发现一类含有非常规发色团的聚合物在聚集态也表现出显著的光致发光性能。这类非传统聚合物发光材料不含传统的共轭稠环发色团，仅由富含富电子的杂原子非常规发色团(如酯基、酰胺基、氰基等)通过空间共轭(TSC)实现显著的发光性能。相对于传统聚合物磷光材料，这类非传统发光材料还具有易于制备、结构稳定、亲水性和生物相容性好等优点，其已成为柔性电子器件、生物和医学应用的理想候选材料。但是，由于难以克服单线态-三线态跃迁的自旋禁阻性质和抑制非晶态的非辐射过程，这种材料的寿命一般小于1.0s，量子产率低于20％。此外，目前非传统聚合物磷光材料的余辉颜色以及寿命调节依旧是难点。

发明内容

本发明的目的是针对现有非传统聚合物磷光材料制备困难，且量子产率与磷光寿命等发光性能都不高的缺点，提供一种高量子产率、长磷光寿命的非传统聚合物磷光材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明利用含有醇羟基和环氧结构的单体与乙烯基单体共聚，一步法制备出改性支化聚醚，再与硼酸进行热处理得到非晶态的磷光共聚物薄膜材料。具体制备方法步骤如下：

(1)含有醇羟基和环氧结构的单体与乙烯基单体，在催化剂作用下发生共聚反应，一步法制备出改性支化聚醚；

含有醇羟基和环氧结构的单体为缩水甘油或2-(环氧乙烷-2-基)乙-1-醇；

其中，乙烯基单体可以是(甲基)丙烯酸酯类，(甲基)丙烯酰胺类，丙炔酸酯类或烯丙基类等单体；

具体为：丙烯酰胺、N异丙基甲基丙烯酰胺、N异丙基丙烯酰胺、N苯基丙烯酰胺、甲基丙烯酸苯甲酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸苯甲酯等。

缩水甘油和乙烯基单体的摩尔比为(1～16):1；

催化剂为DBU、TBD、t-BuP₁、t-BuP₂、t-BuP₃、t-BuP₄，且乙烯基单体与催化剂摩尔比为(10～200):1。

共聚反应采用本体聚合或者溶液聚合；在0℃到100℃甚至更大范围内迅速高效的进行；

溶液聚合所用溶剂为四氢呋喃、N,N’-二甲基甲酰胺、二氧六环、二乙二醇二甲醚或二甲基亚砜中的任意一种或两种的混合物。溶液聚合所用容积的质量为单体质量的0.1～5倍。