具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物及其制备方法与应用

本发明属于多功能光学材料领域，具体涉及一种具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物及其制备方法与应用。

背景技术：

1、长寿命室温磷光材料在光激发下呈现发光，当撤掉激发光后仍可呈现肉眼可见的余辉，其相比于短寿命荧光材料而言，展现出更优异且广泛的应用能力。因而，发展性能优异的长寿命室温磷光材料引起了广泛的关注。迄今，已有大量高效的长寿命室温磷光材料被开发，如无机化合物，有机-无机杂化材料，碳点，有机晶态材料，有机聚合物等。其中，长寿命室温磷光聚合物展现优异的柔性与可加工性，且兼具成本低等特性，更是倍受关注。

2、聚合物掺杂是开发长寿命室温磷光聚合物的一种有效策略，但是，需要注意的是，目前聚合物通过掺杂功能单体使其所能实现的功能特性仍很单一，鉴于此，进一步发展独特结构的发光功能单体以及结合多种功能单体以开发性能优异的多功能相结合的长寿命室温磷光聚合物是需要解决的问题。

3、引人注目的是，具有刺激响应的动态智能长寿命室温磷光聚合物，相比于静态的长寿命室温磷光聚合物而言，在高级防伪和信息存储等领域，展现出更大的应用优势。然而，目前所报道的具有刺激相应的动态智能长寿命室温磷光聚合物仍较少。并且，兼具可实现光致变色或兼具激发波长依赖的多色可调的动态长寿命室温磷光有机聚合物仍非常少。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明开发了系列兼具实现光致变色和磷光发射功能的单吡啶鎓盐离子功能单体，且基于简单的聚合物掺杂策略，将这些离子功能单体引入到聚合物体系中，开发了具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物。此外，通过在这类聚合物中引入第二种磷光发射单体，还开发了兼具激发依赖发光可调、光致变色的长寿命室温磷光离子聚合物。这些简单的多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物在高级的防伪、信息存储、光学传感等领域展现了巨大的应用潜力。

2、本发明可通过以下技术路线和方案实现：

3、具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，包括由兼具实现光致变色和磷光发射功能的单吡啶鎓盐离子功能单体和具有刚性的聚合物基质掺杂或单吡啶鎓盐离子功能单体以及与单吡啶鎓盐离子功能单体发射不同磷光的第二种磷光发射单体和具有刚性的聚合物基质共掺杂制备而来，所示的兼具实现光致变色和磷光发射功能的单吡啶鎓盐离子功能单体，如结构式(1)，具有刚性的聚合物基质聚乙烯醇(pva)，如结构式(ii)。

4、

5、引入的与单吡啶鎓盐离子功能单体发射不同磷光的第二种磷光发射单体，以开发兼具激发依赖发光颜色可调的多色可调长寿命室温磷光聚合物，其引入的第二种磷光功能单体m(m-1或m-2)，如结构式(iii)

6、

7、具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物的制备过程如下：

8、将pva在100℃水中溶解，再将单吡啶鎓盐离子功能单体l的甲醇溶液添加到pva水溶液中，在80-100℃搅拌1-6h，然后冷却至室温，得到目标聚合物的水溶液。将目标聚合物水溶液滴涂于各种载体上，如玻璃片、布料、纸等载体上，在60-80℃干燥制成目标聚合物膜。

9、优选的，离子功能单体l与聚乙烯醇pva的质量比为1-100:1000。

10、具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，引入与单吡啶鎓盐离子功能单体发射不同磷光的第二种磷光发射单体的制备过程如下：

11、将pva在100℃水中溶解，再将单吡啶鎓盐离子功能单体l的甲醇溶液添加到pva水溶液中，在80-100℃搅拌1-3h，然后，再将m加入到反应溶液中，继续搅拌3-6h，冷却至室温，得到目标聚合物的水溶液。将目标聚合物水溶液滴涂于各种载体上，如玻璃片、布料、纸等载体上，在60-80℃干燥制成目标聚合物膜。

12、离子功能单体l、磷光功能单体m和pva的质量比为1-100:1-100:1000。

13、具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物在高级防伪、信息存储、光学传感等领域的应用。

14、本发明的有益效果如下：

15、1、本发明在聚合物体系中引入兼具实现光致变色和磷光发射功能的单吡啶鎓盐离子功能单体以及引入与离子功能单体发射不同磷光的第二种磷光发射单体，开发出了具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，其可同时实现聚合物发光强度、磷光寿命、结构色、激发依赖发光多色可调的多重功能特性变化。

16、2、本发明开发的功能聚合物材料在紫外光照射下呈现明亮的发光，撤掉光源后，仍可观察到余辉持续1s以上的磷光。经持续光照，功能聚合物本体颜色发生变化，其紫外光照下的发光减弱，撤掉激发光后的余辉变短。功能聚合物材料经加热或是水蒸气熏并烘干，颜色褪去，功能聚合物材料恢复到初始状态。

17、3、本发明所用的原材料便宜，容易得到，合成方法简单，产率高，在高级防伪、信息存储、光学传感等领域具有巨大的应用前景。

技术特征：

1.一种具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，其特征在于，所述单吡啶鎓盐基离子聚合物由聚乙烯醇与单吡啶鎓盐离子功能单体掺杂或聚乙烯醇与单吡啶鎓盐离子功能单体和第二磷光发光单体共掺杂制备而成；所述的单吡啶鎓盐离子功能单体，结构式如式(1)所示：

2.根据权利要求1所述的具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，其特征在于，所述第二磷光发光单体为m-1或m-2，结构式如式(iii)所示：

3.根据权利要求1所述的具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，其特征在于，所述与单吡啶鎓盐离子功能单体掺杂时，单吡啶鎓盐离子功能单体与聚乙烯醇的质量比为1-100:1000。

4.根据权利要求1所述的具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，其特征在于，所述与单吡啶鎓盐离子功能单体和第二磷光发光单体共掺杂时，离子功能单体、第二磷光发光单体和聚乙烯醇的质量比为1-100:1-100:1000。

5.根据权利要求1所述的具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，其特征在于，所述的单吡啶鎓盐基离子聚合物的制备过程为：将pva在100℃水中溶解，再将吡啶鎓盐离子功能单体的甲醇溶液添加到pva水溶液中，在80-100℃搅拌1-6h，然后冷却至室温，得到目标聚合物的水溶液；将目标聚合物水溶液滴涂于载体上，在60-80℃干燥制成目标聚合物膜。

6.根据权利要求1所述的具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物，其特征在于，所述的单吡啶鎓盐基离子聚合物的制备过程为：将pva在100℃水中溶解，再将吡啶鎓盐离子功能单体的甲醇溶液添加到pva水溶液中，在80-100℃搅拌1-3h，然后，再将第二磷光发光单体加入到反应溶液中，继续搅拌3-6h，冷却至室温，得到目标聚合物的水溶液；将目标聚合物水溶液滴涂于载体上，在60-80℃干燥制成目标聚合物膜。

7.根据权利要求5或6所述的具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物的制备方法，其特征在于，载体为玻璃片、布料、纸。

8.一种如权利要求1所述的具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物的应用，其特征在于，所述离子聚合物用于高阶防伪、信息存储、光学传感领域。

技术总结本发明属于多功能光学材料领域，具体涉及一种具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物及其制备方法与应用。将聚乙烯醇与单吡啶鎓盐离子功能单体掺杂或将聚乙烯醇与单吡啶鎓盐离子功能单体和第二磷光发光单体共掺杂制备出兼具光致变色、激发波长依赖、长寿命的室温磷光离子聚合物。得到的具有多色可调的动态长寿命室温磷光单吡啶鎓盐基离子聚合物呈现荧光、长寿命室温磷光、磷光寿命可调、光致变色、激发波长依赖、发光色可调等多重动态特性，在实现高阶防伪、信息存储、光学传感及智能窗等领域具有重要应用潜能。技术研发人员：马骁,朱月照,林富荣,叶天骄受保护的技术使用者：常州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29