熒光聚合物在傳感檢測、生物成像、發(fā)光顯示、聚合物可視化表征等方面均具有重要應(yīng)用前景,一直是聚合物領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。迄今,一系列制備熒光聚合物的方法已被報道。其中主要思路之一,是基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光機(jī)理合成各類熒光聚合物;另一類思路是將平面剛性共軛基團(tuán)如芘基及其衍生物引入聚合物結(jié)構(gòu)中,形成激基締合體進(jìn)而獲得高效熒光性能。盡管相關(guān)研究已取得顯著進(jìn)展,然而普遍存在制備工藝復(fù)雜、通用性差等不足。如何從普通商業(yè)化聚合物樹脂出發(fā),以相對簡單通用的方法制備熒光聚合物材料,仍具挑戰(zhàn)。最近,浙江工業(yè)大學(xué)徐立新/葉會見課題組在研究功能性超支化聚乙烯合成及相關(guān)應(yīng)用過程,發(fā)現(xiàn)了一類超支化聚合物鏈形態(tài)增強(qiáng)的激基締合發(fā)光效應(yīng)(圖1),基于該原理,可利用自主設(shè)計合成的含芘超支化聚乙烯三元共聚物對商業(yè)化聚合物樹脂物理改性,在極低的芘基濃度下獲得高效穩(wěn)定的熒光性能。同時,該思路顯示出很好的通用性,可推廣至一系列普通商業(yè)化聚合物樹脂體系。相關(guān)研究為聚合物發(fā)光材料制備提供了通用新思路。
圖1. 超支化鏈形態(tài)增強(qiáng)的激基締合發(fā)光效應(yīng)
圖2. 含芘超支化星形共聚物的合成(以HBPE@Py@PGMA為例)
圖3. HBPE@Py@PGMA在UV輻照下的外觀
圖4. HBPE@Py@PGMA在溶液體系中的熒光行為
圖5. 超支化鏈形態(tài)增強(qiáng)激基締合發(fā)光效應(yīng)的相關(guān)機(jī)理
圖6. 利用本思路從商業(yè)化樹脂制備熒光聚合物材料(通用性思路)
利用該思路制備熒光聚合物材料,具有如下特色和優(yōu)點(diǎn):
其一,基于獨(dú)特的超支化鏈形態(tài)增強(qiáng)激基締合發(fā)光效應(yīng),可在較低的發(fā)光基團(tuán)濃度下賦予聚合物材料以高效穩(wěn)定的熒光性能;
其二,借助超支化聚合物豐富的支鏈末端易于功能化修飾的優(yōu)勢,可針對性地引入所需的第二聚合物側(cè)鏈,進(jìn)而可從商業(yè)化聚合物樹脂出發(fā),以物理改性手段獲得一系列熒光聚合物材料,顯示出優(yōu)異的可設(shè)計性和通用性;
其三,通過進(jìn)一步發(fā)揮超支化聚合物的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢,例如納米分散、流變促進(jìn)、多功能修飾等,可望將熒光性能和其它功能組合在同一聚合物材料中,為多功能型熒光聚合物材料的制備提供思路。
此外,這一思路也有利于促進(jìn)聚烯烴材料高端化、功能化改性應(yīng)用。
附:課題組簡介
課題組目前包括教授1名、副教授1名、在讀博士生2名、碩士生14名。依托浙江省塑料改性與加工技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國輕工業(yè)聯(lián)合會綠色塑料助劑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和浙江工業(yè)大學(xué)平湖新材料研究院等平臺,團(tuán)隊長期從事功能性超支化聚合物設(shè)計、合成及相關(guān)應(yīng)用研究,通過自主設(shè)計合成各類功能性超支化聚合物,發(fā)揮其結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢,以促進(jìn)其在聚合物基導(dǎo)熱復(fù)合材料、聚合物基儲能材料、通用塑料高性能化、功能化改性及可循環(huán)利用等領(lǐng)域應(yīng)用為目標(biāo)。近年來課題組在相關(guān)領(lǐng)域先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、浙江省重點(diǎn)研發(fā)計劃、浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目及產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目等18項(xiàng);在 Carbon、J. Mater. Chem. C、Compos. Sci. Technol.、Polymer、高分子學(xué)報等期刊發(fā)表研究論文35篇;獲授權(quán)發(fā)明專利14項(xiàng);參加國內(nèi)外各類學(xué)術(shù)會議55人次;課題組先后與多家行業(yè)龍頭企業(yè)建立產(chǎn)學(xué)研合作聯(lián)系。此外,課題組承擔(dān)了省級研究生優(yōu)秀課程、省級研究生聯(lián)合培養(yǎng)基地等多項(xiàng)教學(xué)改革及人才培養(yǎng)項(xiàng)目。
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