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1、(10)授权公告号 CN 101402855 B (45)授权公告日 2012.07.25 CN 101402855 B *CN101402855B* (21)申请号 200810012430.X (22)申请日 2008.07.17 C09K 11/06(2006.01) C08G 65/48(2006.01) (73)专利权人 大连理工大学 地址 116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路 2 号 (72)发明人 王忠刚 刘丹 (74)专利代理机构 大连八方知识产权代理有限 公司 21226 代理人 卫茂才 US 3723389 A,1973.03.27, 全文 . CN 1332187 A。
2、,2002.01.23, 全文 . CN 1743406 A,2006.03.08, 全文 . EP 1873136 A1,2007.05.30, 全文 . 王忠刚等 .“含不同取代基的 Cardo 聚芳醚 酮” .高分子学报 .1995,( 第 4 期 ),494-498. 范广宇等 .“酚酞型聚芳醚砜共聚物的合成 与表征” .工程塑料应用 .1992, 第 20 卷 ( 第 3 期 ),15-19. (54) 发明名称 聚芳醚稀土配合物发光材料及其制备方法 (57) 摘要 本发明属于高分子材料领域, 涉及一类新型 聚芳醚稀土配合物发光材料及其制备方法。该聚 芳醚稀土配合物利用主链每个结构单。
3、元带有一个 羧基的聚芳醚为大分子配体, 以邻菲罗啉等有机 小分子化合物为共配体, 与一至几种稀土离子配 位合成得到。该聚芳醚稀土配合物发光材料在多 种常用有机溶剂中具有很好的溶解性, 可制成固 体粉末, 也可制成透明的薄膜, 在紫外光照射下可 发出鲜艳的不同颜色荧光。 可用于光学显示、 防伪 标识或稀土聚合物光学放大器等领域。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 刘彦明 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/2 页 2 1. 聚芳醚稀土配合物发光材料, 其特征。
4、在于, 采用的聚芳醚大分子配体为 : 式中取代基 R1至 R4可以为氢原子、 卤素原子、 硝基, 或 C1至 C20的相同或不同的脂肪烷 烃及其衍生物, 或C6至C12的相同或不同芳香烃及其衍生物 ; A为CO基团时, 聚合物为聚 芳醚酮 ; A 为 SO2基团时, 聚合物为聚芳醚砜 ; 上述聚芳醚稀土配合物发光材料, 采用的有机小分子共配体为有机酸 R-COOH, 其中 R 为C1至C18的卤代或未卤代的脂肪或芳香基团, 或为邻菲罗啉、 8-羟基喹啉、 乙酰丙酮、 苯甲 酰丙酮、 - 噻吩甲酰三氟丙酮、 苯甲酰三氟丙酮、 2, 2 - 联吡啶、 2, 2 : 6 , 2” - 三联吡啶、 三。
5、正辛基氧化膦、 磷酸三丁酯、 18- 冠醚 -6 或 15- 冠醚 -5, 或为上述配体中任意几种的混合 物 ; 上述聚芳醚稀土配合物发光材料, 采用的稀土为铕、 铽、 钐、 铒、 镝、 镱、 钬、 铥、 钕、 镧或 铈中的一种或多种的混合物 ; 上述聚芳醚稀土配合物发光材料是由上述聚芳醚大分子配体和有机小分子共配体与 稀土离子配位合成得到。 2. 根据权利要求 1 所述的聚芳醚稀土配合物发光材料, 其特征在于, 聚芳醚大分子配 体为 : 其中, A 为 C O 基团时, 聚合物为 PEK-L ; A 为 SO2基团时, 聚合物为 PES-L。 3. 根据权利要求 1 所述的聚芳醚稀土配合物发。
6、光材料, 其特征在于, 聚芳醚大分子配 体为 : 其中, A 为 C O 基团时, 聚合物为 DMPEK-L ; A 为 SO2基团时, 聚合物为 DMPES-L。 4. 根据权利要求 1 所述的聚芳醚稀土配合物发光材料, 其特征在于, 聚芳醚大分子配 权 利 要 求 书 CN 101402855 B 2 2/2 页 3 体为 : 其中, A 为 C O 基团时, 聚合物为 IMPEK-L ; A 为 SO2基团时, 聚合物为 IMPES-L。 5. 制备权利要求 1 所述的聚芳醚稀土配合物发光材料的方法, 其步骤为 : 将含羧基聚 芳醚、 有机小分子配体、 稀土氧化物、 氯化物或硝酸化物, 。
7、在有机溶剂中按比例混合, 聚芳醚 的羧基与有机小分子配体的摩尔比为1.00.1-0.11.0, 聚芳醚的羧基与稀土离子的摩 尔比为1.00.1-0.11.0, 然后在0-100温度范围内机械搅拌0.5-24小时, 所得到 的溶液能直接涂膜或纺丝, 或将该溶液在沉降剂中沉降, 再经水洗三次, 干燥后得到粉末状 固体产品, 产率 90-95。 6. 根据权利要求 5 所述的制备权利要求 1-4 所述的聚芳醚稀土配合物发光材料的方 法, 其特征在于, 所述的的溶剂为二甲基亚砜、 N, N- 二甲基甲酰胺、 N, N- 二甲基乙酰胺、 N- 甲基吡咯烷酮、 四氢呋喃或丙酮中的一种或几种溶剂的混合物, 。
8、其用量为 0.5-200 毫升 溶剂 / 克聚芳醚、 有机小分子配体和稀土化合物之和。 7. 根据权利要求 5 所述的制备权利要求 1-4 所述的聚芳醚稀土配合物发光材料的方 法, 其特征在于, 所述的沉降剂为乙醇、 甲醇或水中的一种或几种的混合物。 权 利 要 求 书 CN 101402855 B 3 1/4 页 4 聚芳醚稀土配合物发光材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于高分子材料领域, 涉及一类聚芳醚稀土配合物发光材料及其制备方 法。 背景技术 0002 稀土元素因其电子结构的特殊性而具有光、 电、 磁和催化等特性, 以其作为发光中 心, 在无机和有机发光材料中已广泛应用。 。
9、然而, 稀土无机材料难加工成型、 价格高, 稀土有 机小分子配合物则存在稳定性差、 成膜困难等问题, 这些因素限制了稀土发光材料的进一 步的应用。 聚合物本身具有原料丰富、 合成方便、 成型加工容易、 抗冲击能力强、 重量轻和成 本低等许多优点, 若能把稀土引入到高分子基质中, 可获得一类具有广泛应用前景的功能 材料。 0003 1963 年 Wolff 和 Pressley 首次进行了稀土聚合物方面的研究, 他们研究了 Eu(TTA)3在聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 中的荧光和激光性质, 开创了稀土与聚合物复合研 究的新领域。将稀土离子引入高分子材料中的最简便方法是掺杂, 即把有机小分子稀。
10、土配 合物通过溶液或熔融共混的方式掺杂于聚合物中而获得掺杂型稀土聚合物 (doping-type rare-earth polymers)。但该方法制备复合物中稀土与高分子的相容性差, 稀土聚集成簇 易导致荧光猝灭, 影响发光强度和寿命。而将稀土离子直接键合在聚合物链上制备的键合 型稀土聚合物 (bonding-typerare-earth polymers) 在一定程度上可以克服上述不足, 制 得的荧光材料中稀土离子分布均匀, 在稀土元素含量较高时仍能保持较高的荧光强度, 且 具有较好的加工性和透明性。因此, 兼有稀土元素良好发光性能和高分子材料的优异加工 性能的键合型稀土聚合物是一类极具应。
11、用潜力的功能材料, 已引起人们的广泛关注。以聚 丙烯酸为大分子配体与稀土离子配位可制备键合型稀土高分子材料, 但聚丙烯酸树脂的玻 璃化转变温度以及耐热稳定性不高。 发明内容 0004 本发明的目的是提出一种热稳定性好、 方便加工的聚芳醚稀土配合物发光材料及 其制备方法。 0005 本发明的技术方案是 : 聚芳醚稀土配合物发光材料, 由带羧基的聚芳醚为大分子 配体, 有机小分子作为共配体, 与稀土离子在适当的有机溶剂中配位制得。 0006 上述带有羧基的聚芳醚大分子配体的结构式如下 : 0007 说 明 书 CN 101402855 B 4 2/4 页 5 0008 式中取代基 R1至 R4可以。
12、为氢原子、 卤素原子、 硝基, 或 C1至 C20的相同或不同的脂 肪烷烃及其衍生物, 或C6至C12的相同或不同芳香烃及其衍生物 ; A为CO基团时, 聚合物 为聚芳醚酮 ; A 为 SO2基团时, 聚合物为聚芳醚砜。 0009 上述带有活性羧酸基团聚芳醚酮或聚芳醚砜的结构式如下 : 0010 0011 其中, A 为 C O 基团时, 聚合物为 PEK-L ; A 为 SO2基团时, 聚合物为 PES-L。 0012 上述带有活性羧酸基团聚芳醚酮或聚芳醚砜的结构式如下 : 0013 0014 其中, A 为 C O 基团时, 聚合物为 DMPEK-L ; A 为 SO2基团时, 聚合物为 。
13、DMPES-L。 0015 上述带有活性羧酸基团聚芳醚酮或聚芳醚砜的结构式如下 : 0016 说 明 书 CN 101402855 B 5 3/4 页 6 0017 其中, A 为 C O 基团时, 聚合物为 IMPEK-L ; A 为 SO2基团时, 聚合物为 IMPES-L。 0018 本发明所使用的有机小分子配体为有机酸 R-COOH, 其中 R 为 C1至 C18的卤代或未 卤代的脂肪或芳香基团 ; 或为邻菲罗啉、 8- 羟基喹啉、 乙酰丙酮、 苯甲酰丙酮、 - 噻吩甲酰 三氟丙酮、 苯甲酰三氟丙酮、 2, 2 - 联吡啶、 2, 2 : 6 , 2” - 三联吡啶、 三正辛基氧化膦、。
14、 磷酸 三丁酯、 18- 冠醚 -6 或 15- 冠醚 -5 ; 或为上述配体中的任意几种的混合物。 0019 本发明所使用的稀土为铕、 铽、 钐、 铒、 镝、 镱、 钬、 铥、 钕、 镧、 铈中的一种或多种的 混合物。 0020 本发明提供的制备聚芳醚稀土配合物发光材料方法, 制备步骤为 : 将含羧基聚芳 醚、 有机小分子配体、 稀土氧化物、 氯化物或硝酸化物, 在有机溶剂中按比例混合, 聚芳醚的 羧基与有机小分子配体的摩尔比为1.00.1-0.11.0, 聚芳醚的羧基与稀土离子的摩尔 比为1.00.1-0.11.0, 然后在0-100温度范围内机械搅拌0.5-24小时, 所得到的 溶液可直。
15、接涂膜或纺丝, 也可将该溶液在沉降剂中沉降, 水洗三次, 干燥后得到粉末状固体 产品, 产率 90-95。 0021 上述制备方法中, 所述的溶剂为二甲基亚砜、 N, N- 二甲基甲酰胺、 N, N- 二甲基乙 酰胺、 N- 甲基吡咯烷酮、 四氢呋喃或丙酮中的一种或几种溶剂的混合物, 其用量为 0.5-200 毫升溶剂 / 克聚芳醚、 有机小分子配体和稀土化合物之和。所述的沉降剂为乙醇、 甲醇或水 中的一种或几种的混合物。 0022 本发明的聚芳醚稀土配合物发光材料的荧光光谱采用美国 PTI-700 型荧光寿命 测定仪测定。 0023 本发明采用聚芳醚做为基体树脂, 用 DSC 法测定其玻璃化。
16、转变温度在 200以上, 此类树脂主链每个结构单元带有可与稀土离子配位的羧基基团, 而且, 在分子链苯环上引 入不同种类的数量的烷基取代基后, 大大提高了聚合物的溶解性能, 制得的聚合物甚至在 丙酮中也可溶解。 0024 本发明的有益效果是 : 本发明所制备的聚芳醚稀土配合物材料具有高的热稳定 性, 紫外光照射下可发出鲜艳的多种颜色荧光, 且可方便地加工成固体粉末、 薄膜或纤维, 在显示材料、 防伪标识材料以及稀土高分子光放大材料领域具有广泛的用途。 附图说明 0025 图 1PEK-L/ 铕稀土配合物粉在 365nm 紫外光照射下的照片 0026 图 2PEK-L/ 铕稀土配合物 367nm。
17、 紫外光激发下的荧光光谱图 说 明 书 CN 101402855 B 6 4/4 页 7 0027 图 3IMPES-L/ 铽稀土配合物薄膜在 365nm 紫外光照射下的照片 0028 图 4IMPES-L/ 铽稀土配合物 367nm 紫外光激发下的荧光光谱 0029 图 5DMPEK-L/ 铕稀土配合物薄膜在 365nm 紫外光照射下的照片 0030 图 6DMPEK-L/ 铕稀土配合物 367nm 紫外光激发下的荧光光谱 具体实施方式 0031 下面通过实施例对本发明作进一步说明, 但不影响本发明的保护范围 : 0032 实施例 1 0033 将装有机械搅拌器的250ml烧瓶中依次加入1.。
18、8克PEK-L、 1.5克邻菲罗啉、 1.3克 硝酸铕和 60 毫升 N, N- 二甲基甲酰胺 (DMF), 在室温下搅拌 12 小时, 停止反应, 然后在乙醇 中沉淀, 过滤后用蒸馏水反复漂洗 3 次, 干燥后得到固体粉末 PEK-L/ 铕稀土配合物 ( 见图 1 和图 2), 产率 94.8。 0034 实施例 2 0035 将 1.3 克 8- 羟基喹啉、 0.9 克硝酸铽和 50 毫升 N, N- 二甲基乙酰胺溶液 (DMAc) 置 于装有冷凝管、 温度计和机械搅拌器的250ml三口烧瓶中。 升温至40, 搅拌反应5小时后 降至室温, 再加入 IMPES-L 的 DMAc 溶液 (1.。
19、9 克 IMPES-L 溶于 10 毫升 DMAc), 继续反应 10 小时后停止反应。 将得到的溶液在洁净水平的玻璃板上流延成膜, 先在60干燥6小时, 再 转移到 100的真空烘箱中 5mmHg 下干燥 10 小时, 得到厚度为 12um 的 IMPES-L/ 铽稀土配 合物薄膜 ( 见图 3 和图 4)。 0036 实施例 3 0037 在 250ml 三口烧瓶中将 1.7 克 DMPEK-L 溶于 40ml DMF 中, 加入 1.4 克二苯甲酰甲 烷和1.1克硝酸铕, 室温下搅拌6小时后停止反应, 将得到的溶液在洁净水平的玻璃板上流 延成膜, 先在 60干燥 6 小时, 再转移到 100的真空烘箱中 5mmHg 下干燥 10 小时, 得到厚 度为 16um 的 DMPEK-L/ 铕稀土配合物薄膜 ( 见图 5 和图 6)。 说 明 书 CN 101402855 B 7 1/1 页 8 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 101402855 B 8 。