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荧光高分子染料由于具有优良的光导性能、发光性能、配伍性、成膜性以及与基体间良好的相容性,使其在众多领域中都有着广泛的应用前景。但到目前为止制备荧光聚合物的方法还不够完善,每种方法都有自己的缺陷。目前所有制备荧光高分子的方法可以分为两大类,一种方法是丙烯烃类荧光单体进行自聚或共聚,这种方法的缺陷是由于一般有机荧光分子结构中都含有较大的共轭基团,如芳环、苯并杂环等。这就造成由于位阻比较大很难的到分子量较高的聚合物,或由于荧光小分子与烯烃类单体活性的差异,使得接入到大分子中的荧光基团的含量不可控,其次由于自由基聚合过程中用到大量的有机溶剂造成环境污染;另外一种方法就是通过带有特殊官能团的荧光小分子化合物用做引发剂,链转移剂,或对聚合物进行封端反应来制备,这种方法制备的聚合物只有端基带有荧光基团,不能随意的改变接入聚合物中荧光基团的量。鉴于以上几种方法都有它的局限性,人们在不断的寻找制备荧光聚合物的新方法。
在我们的工作中就设计了一种新的方法,可以克服以上方法的缺陷。首先选择合适的荧光分子,对其官能团进行改性制备带有双官能度的物质,通过逐步聚合制各荧光聚合物。具体的实验方案描述如下:首先对荧光小分子染料罗丹明B及荧光素进行改性,合成一种带有双官能团的荧光小分子,这种小分子可以用来替代制备的水性聚氨酯的原料,与制备聚氨酯的原料一起加成聚合反应,将荧光基团接入到水性聚氨酯分子链中,制成基于罗丹明B和荧光素的有色荧光水性聚氨酯。因为水性聚氨酯用水为分散介质,减少了有机溶剂的排放,绿色安全环保。此外水性聚氨酯的各方面性能都比较好,例如有良好的生物相容性,配伍性,逐渐在各个领域得到应用和推广,因此我们想把小分子荧光染料优良的光学性能和水性聚氨酯各方面的优点结合在一起。我们试图合成更丰富色彩的荧光性聚氨酯,本文通过温和的氨酯化和酰胺化分别成功制备成双官能度黄色荧光二异氰酸酯DIX和红色荧光二元醇BHORA的发色体单体并使其能够接入到聚氨酯主链中。通过傅立叶红外吸收光谱和氢核磁共振氢谱确定了两种分子结构。再通过紫外,可见吸收光谱标准曲线法得到了DIX和BHORA两种单体浓度与吸光度值关系曲线。
试验中,BHORA中的伯羟基能与异氰酸酯中异氰酸根充分反应,用作扩链剂,DIX中的异氰酸根也能与大分子醇的醇羟基充分反应,可以用作部分替代异氰酸酯的原料,且含量或密度可以通过逐步聚合而独立调控。所以基于BHORA为扩链剂的以聚四氢呋喃二元醇(PTMG),异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),二羟甲基丙酸(DMPA)为原料的一系列稳定均匀、色泽鲜艳的红色荧光水性聚氨酯分散体BHORA-WPU被成功制备。研究发现,制得的BHORA-WPU红色荧光水性聚氨酯具有较好的热迁移性、乳液稳定性、荧光和色彩稳定性等。与此同时,BHORA含量对聚氨酯材料的热性能,机械性能和耐水性能的影响也被系统研究。
同样也制备了一系列稳定均匀,色泽鲜艳的黄色荧光水性聚氨酯分散体,也进行了上述同样的研究。