1,8-萘酰亚胺类聚合型荧光材料合成与光学性能研究

摘要

本论文针对1,8-萘酰亚胺衍生物的水溶性差、耐热性差、耐光性差、加工性差和无法独立成膜等缺点研究的新型聚合荧光材料。聚合荧光材料中荧光小分子的发色团结构没有发生变化,所以仍然保持着荧光小分子的功能性,发色团与功能单体间以共价键相结合,使其耐热性能和耐光性能都得到改善。通过引入水溶性单体进行聚合,而使得聚合型荧光材料的水溶性得到改善,扩大了其在含水体系的应用范围,而且功能小分子的高分子化是降低有机物质自身毒性的一种手段,使其安全性提高,为以后开发环保型新产品奠定了基础。
　　 本论文研究工作分为两部分:合成实验和光学性能测试。首先合成了两种结构的荧光单体,一种是对称结构的,一种是不对称结构的,再把这两种荧光单体与三种水溶性的单体聚合,包括丙烯酰胺、醋酸乙烯酯和丙烯酸羟乙酯,得到了六种高分子的荧光材料。找出了合成高分子荧光材料的最佳工况参数,并对单体和聚合物的光学性能进行了测试研究。将不对称结构的聚合荧光材料以荧光增白剂的形式应用在造纸和洗涤剂中,测试了其应用性能。
　　 对称结构的荧光单体合成是以4-溴-1,8-萘二甲酸酐和二乙烯三胺(DETA)以及三聚氯氰(CNC)为原料,经酰胺化、亲核取代反应后得到的。通过元素分析和傅里叶变换红外光谱对其进行结构表征。考察了荧光单体及荧光聚合物的紫外可见吸收光谱和荧光光谱,并测试了不同溶剂对荧光聚合物的紫外吸收的影响。结果显示溶剂极性越大,荧光光谱的最大发射光谱将向长波长方向移动。
　　 不对称结构的荧光单体的合成是以4-溴-1,8-萘酰亚胺为母核,与乙醇胺发生酰胺化反应,利用乙醇胺的“桥键”,连接上容易被改性的三嗪环状化合物。通过元素分析和傅里叶变换红外光谱对其进行结构表征。考察了荧光单体和荧光聚合物的荧光性能,并且找到了荧光猝灭浓度,进一步对荧光性能的影响因素进行了分析,包括温度、光照及溶剂的极性。
　　 结果表明,聚合型荧光材料的荧光发射波长比荧光单体约蓝移了10nm,荧光强度高于荧光单体。荧光聚合物的斯托克斯位移小于荧光单体,表明聚合后荧光发色团以化学键固定在大分子链中,分子从基态跃迁到激发态时,荧光聚合物的空间位阻变化小,能量损失较小,说明荧光聚合物的光稳定性比荧光单体好。聚合荧光材料的荧光量子产率高于荧光单体,证明聚合荧光材料的荧光发射能力大于荧光单体。将不对称结构的荧光聚合物以荧光增白剂的形式应用在纸张中,比空白纸张白度和抗张指数均增加了;应用在洗涤剂中与自制的C.I.荧光增白剂162作比较,增白性能及耐光性能都好。