一种荧光透明木制材料及制备方法

本发明涉及一种荧光透明木制材料及制备方法，属于透明木制材料。

背景技术：

1、过去几十年里，由于资源短缺和石油基材料带来的环境问题十分严重，因此利用可再生物质制备的生物基材料得到了蓬勃发展。目前，生物纤维、生物聚合物和生物基复合材料广泛应用于时装，家用产品和汽车等行业。生物基材料的来源广泛，包括植物，动物或其它生命体。木材作为地球上最丰富的生物材料之一，在先进材料和制造方面引起了极大的关注。受木材固有的物理和化学特性的启发，功能性木制材料迅速发展。近年来，通过改性策略(物理、化学或组合改性)，调整木材独特的层次结构，增加或减少自然木结构中的成分，以赋予木制材料改进或新的性能和功能，使其应用于建筑、水处理、太阳能蒸汽发电和光学应用等方面。其中利用木材各种异性细胞结构引起的波导效应，与荧光染料相结合，再经聚合物填充，可以制备荧光透明木制激光材料。然而，这些荧光染料大多存在聚集引起的猝灭效应(acq)，影响了复合材料的荧光特性。

2、聚集诱导发射(aie)是一种与发色团聚集有关的光物理行为。某些分子在良性溶剂中发光微弱，但随着大量不良溶剂的加入，分子开始聚集，混合体系的发光变得很强。这些现象与分子运动限制(rim)有关，在溶液状态下，活跃的分子内运动，如旋转和振动，通过非辐射衰变途径耗散激发态的能量，从而使发光体不发射，但是，在固体中，分子内运动被阻碍或rim过程被激活，从而将发光团转变为强发射体。aie分子通常具有良好的光物理和化学稳定性，可以在不同的环境下保持其荧光性质，同时与传统的荧光染料相比，aie分子的荧光特性不受其聚集状态的影响。aie分子具有制备成荧光透明木制材料的潜力。

3、但是，目前现有技术中采用荧光染料制备荧光透明木制材料的荧光性能不甚理想。

4、本发明提供了一种荧光透明木制材料的制备方法，可以有效解决上述问题。

5、本发明是这样实现的：

6、一种荧光透明木制材料的制备方法，通过高分子原位聚合掺杂，在木制材料中引入聚集诱导发光材料。

7、作为进一步改进的，所述聚集诱导发光材料的化学结构式如下：

8、

9、其中，r，r·，r··和r···基团均选自氢、杂原子、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基中的一种。

10、作为进一步改进的，所述聚集诱导发光材料的化学结构式如下：

11、

12、作为进一步改进的，包括以下步骤：

13、s1，将木制材料进行木质素脱除；

14、s2，在容器中加入聚合物，制得预聚溶液；

15、s3，将荧光染料分子溶解在有机溶剂中得染料母液，将染料母液并缓慢滴加到预聚溶液中，得到染料掺杂的聚合前体溶液；

16、s4，将木制材料在真空状态下浸泡在预聚合前体溶液中进行真空渗透；

17、s5，将真空渗透过的木制材料进行加热固化，即得所述的荧光透明木制材料。

18、作为进一步改进的，所述木制材料为巴沙木。

19、作为进一步改进的，所述聚合物为聚乙烯醇、环氧树脂、聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

20、作为进一步改进的，所述染料母液的荧光染料分子的浓度为0.0001wt％-0.2wt％；所述染料母液与所述预聚溶液的体积比为1：30-50。

21、作为进一步改进的，所述真空渗透的时间为25-35min，次数为3次以上。

22、作为进一步改进的，所述加热固化的温度为65-75℃，时间为3.5-4.5h。

23、一种上述方法制备的荧光透明木制材料。

24、本发明的有益效果是：

25、1.本发明以聚集诱导发光分子为荧光染料，无需考虑染料聚集对材料荧光性能的影响；不存在聚集引起的猝灭效应(acq)，复合材料的荧光特性强。

26、2.本发明以巴沙木为原料，原料来源广泛，制备过程简单易行。得到的荧光透明木材具有较好的透明性。

27、3.本发明以木制材料为原材料，以聚合物填充，掺杂aie染料后，得到了荧光透明木材具有较高的量子产率。

技术实现思路

技术特征：

1.一种荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，通过高分子原位聚合掺杂，在木制材料中引入聚集诱导发光材料。

2.根据权利要求1所述的荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，所述聚集诱导发光材料的化学结构式如下：

3.根据权利要求2所述的荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，所述聚集诱导发光材料的化学结构式如下：

4.根据权利要求1所述的荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，所述木制材料为巴沙木。

6.根据权利要求4所述的荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物为聚乙烯醇、环氧树脂、聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

7.根据权利要求4所述的荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，所述染料母液的荧光染料分子的浓度为0.0001wt％-0.2wt％；所述染料母液与所述预聚溶液的体积比为1：30-50。

8.根据权利要求4所述的荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，所述真空渗透的时间为25-35min，次数为3次以上。

9.根据权利要求4所述的荧光透明木制材料的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述加热固化的温度为65-75℃，时间为3.5-4.5h。

10.一种根据权利要求1至9任一项所述的方法制备的荧光透明木制材料。

技术总结本发明公开了一种荧光透明木制材料及其制备方法，其制备方法包括通过高分子原位聚合掺杂，在木制材料中引入聚集诱导发光材料。该方法得到的荧光透明木材具有较好的透明性且具有较高的量子产率。技术研发人员：谢胜,王烁栋,张阳,曾泽兵,唐本忠受保护的技术使用者：湖南大学技术研发日：技术公布日：2024/2/1