荧光聚合物在传感检测、生物成像、发光显示、聚合物可视化表征等方面均具有重要应用前景,一直是聚合物领域的研究热点。迄今,一系列制备荧光聚合物的方法已被报道。其中主要思路之一,是基于聚集诱导发光机理合成各类荧光聚合物;另一类思路是将平面刚性共轭基团如芘基及其衍生物引入聚合物结构中,形成激基缔合体进而获得高效荧光性能。尽管相关研究已取得显著进展,然而普遍存在制备工艺复杂、通用性差等不足。如何从普通商业化聚合物树脂出发,以相对简单通用的方法制备荧光聚合物材料,仍具挑战。最近,浙江工业大学徐立新/叶会见课题组在研究功能性超支化聚乙烯合成及相关应用过程,发现了一类超支化聚合物链形态增强的激基缔合发光效应(图1),基于该原理,可利用自主设计合成的含芘超支化聚乙烯三元共聚物对商业化聚合物树脂物理改性,在极低的芘基浓度下获得高效稳定的荧光性能。同时,该思路显示出很好的通用性,可推广至一系列普通商业化聚合物树脂体系。相关研究为聚合物发光材料制备提供了通用新思路。
图1. 超支化链形态增强的激基缔合发光效应
图2. 含芘超支化星形共聚物的合成(以HBPE@Py@PGMA为例)
图3. HBPE@Py@PGMA在UV辐照下的外观
图4. HBPE@Py@PGMA在溶液体系中的荧光行为
图5. 超支化链形态增强激基缔合发光效应的相关机理
图6. 利用本思路从商业化树脂制备荧光聚合物材料(通用性思路)
利用该思路制备荧光聚合物材料,具有如下特色和优点:
其一,基于独特的超支化链形态增强激基缔合发光效应,可在较低的发光基团浓度下赋予聚合物材料以高效稳定的荧光性能;
其二,借助超支化聚合物丰富的支链末端易于功能化修饰的优势,可针对性地引入所需的第二聚合物侧链,进而可从商业化聚合物树脂出发,以物理改性手段获得一系列荧光聚合物材料,显示出优异的可设计性和通用性;
其三,通过进一步发挥超支化聚合物的结构性能优势,例如纳米分散、流变促进、多功能修饰等,可望将荧光性能和其它功能组合在同一聚合物材料中,为多功能型荧光聚合物材料的制备提供思路。
此外,这一思路也有利于促进聚烯烃材料高端化、功能化改性应用。
附:课题组简介
课题组目前包括教授1名、副教授1名、在读博士生2名、硕士生14名。依托浙江省塑料改性与加工技术研究重点实验室、中国轻工业联合会绿色塑料助剂重点实验室和浙江工业大学平湖新材料研究院等平台,团队长期从事功能性超支化聚合物设计、合成及相关应用研究,通过自主设计合成各类功能性超支化聚合物,发挥其结构性能优势,以促进其在聚合物基导热复合材料、聚合物基储能材料、通用塑料高性能化、功能化改性及可循环利用等领域应用为目标。近年来课题组在相关领域先后承担国家自然科学基金、浙江省重点研发计划、浙江省自然科学基金重点项目及产学研合作项目等18项;在 Carbon、J. Mater. Chem. C、Compos. Sci. Technol.、Polymer、高分子学报等期刊发表研究论文35篇;获授权发明专利14项;参加国内外各类学术会议55人次;课题组先后与多家行业龙头企业建立产学研合作联系。此外,课题组承担了省级研究生优秀课程、省级研究生联合培养基地等多项教学改革及人才培养项目。
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