水溶液室溫自干成膜制備熒光形狀記憶高分子材料

智能材料又稱為刺激響應(yīng)性材料，它能夠在外界環(huán)境（如光、熱、電、磁和pH等）的刺激作用下快速做出響應(yīng)性行為。形狀記憶聚合物作為智能材料的重要分支，具有質(zhì)量輕、形變量大、制備方法簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，其中，熱致形狀記憶聚合物可以在T>Ttrans時(shí)從臨時(shí)形狀回復(fù)到原始形狀，是所有形狀記憶聚合物中研究最深入廣泛的一類，在航空航天和生物醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域具有可期待的應(yīng)用前景。熒光材料可以在特定波長(zhǎng)光的照射下發(fā)出不同顏色和強(qiáng)度的光，被廣泛應(yīng)用在化學(xué)傳感器、生物成像和光電器件等領(lǐng)域。其中，熒光成像技術(shù)作為現(xiàn)代生命科學(xué)和疾病診斷等領(lǐng)域非常重要的工具，在環(huán)境檢測(cè)、食品安全和臨床診斷等領(lǐng)域有諸多應(yīng)用。與其他成像技術(shù)相比，熒光成像技術(shù)具有實(shí)時(shí)、原位、無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)，能夠在活細(xì)胞和生物體中進(jìn)行可視化監(jiān)測(cè)。將熒光功能和形狀記憶功能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)形狀記憶過(guò)程的“可視化”，制備具熒光功能的形狀記憶高分子材料具有重要的研究意義，尤其在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)熒光形狀記憶高分子材料的研究相對(duì)較少，且其在制備過(guò)程中存在以下問(wèn)題：1、制備過(guò)程復(fù)雜，難以大規(guī)模生產(chǎn)；2、制備過(guò)程中有機(jī)溶劑的使用，造成環(huán)境污染；3、熒光小分子與基材相容性差，容易遷移；4、熒光小分子在高濃度或固體狀態(tài)下會(huì)發(fā)生聚集從而引發(fā)猝滅效應(yīng)，熒光強(qiáng)度明顯降低?；诖?，本文旨在制備一種工藝過(guò)程簡(jiǎn)單且環(huán)境友好的熒光形狀記憶聚合物材料。以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、雙丙酮丙烯酰胺（DAAM）、丙烯酸（AA）為主要原料制備了聚丙烯酸酯雙親性共聚物（PMBDA），PMBDA與熒光素（FM）在水中共組裝形成水性熒光高分子乳液（PMBDA/FM共組裝乳液）。該乳液與己二酸二酰肼（ADH）均勻混合并于室溫干燥固化后，即得PMBDA/FM-ADH熒光形狀記憶高分子膜。結(jié)果表明，PMBDA/FM共組裝乳液的粒徑在100~200nm，熒光強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與熒光素的添加量相關(guān)；PMBDA/FM-ADH薄膜在紫外燈下發(fā)出均勻的綠色熒光，熒光發(fā)射峰值波長(zhǎng)λ=516nm，且在溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（32℃）時(shí)的形狀回復(fù)率約100%。將熒光素與雙親性大分子共組裝（將熒光素包裹在膠束內(nèi)部的疏水微區(qū)中）制備了低VOC含量的水性熒光乳液，以水為分散介質(zhì)，綠色環(huán)保，制備過(guò)程安全方便。將熒光小分子與丙烯酸膠體相結(jié)合，制備得到熒光與形狀記憶功能二合一的功能/智能高分子材料，在防偽、裝飾、熒光探針、生物成像、微光學(xué)、3D打印和智能醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。摘要：以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、雙丙酮丙烯酰胺（DAAM）、丙烯酸（AA）為主要原料制備了聚丙烯酸酯雙親性共聚物（PMBDA），PMBDA與熒光素（FM）在水中共組裝形成水性熒光高分子乳液（PMBDA/FM共組裝乳液）。該乳液與己二酸二酰肼（ADH）均勻混合并于室溫干燥固化后，即得PMBDA/FM-ADH膜。通過(guò)GPC、1HNMR、納米粒度儀、UV-Vis和熒光光譜儀等對(duì)PMBDA共聚物、PMBDA/FM共組裝乳液和PMBDA/FM-ADH膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，PMBDA/FM共組裝乳液的粒徑在100~200nm間，熒光強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與熒光素的添加量相關(guān)；PMBDA/FM-ADH薄膜在紫外燈下發(fā)出均勻的綠色熒光，熒光發(fā)射峰值波長(zhǎng)（λm）516nm，且在溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（31.86℃）時(shí)的形狀回復(fù)率約100%。結(jié)論（1）制備的PMBDA/FM及其單組分自交聯(lián)乳液的VOC含量≤5%，乳液通過(guò)室溫自干即可成膜，成膜工藝簡(jiǎn)單、能耗低，適于大規(guī)模生產(chǎn)。（2）乳液粒徑在100~200nm間且可發(fā)出明顯的綠色熒光。（3）熒光形狀記憶膜的Tg為31.86℃，可將其作為膜形狀回復(fù)的驅(qū)動(dòng)溫度。在T≥70℃的環(huán)境下，形狀記憶