荧光聚合物的制备及表征 开题报告

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1、.开题报告题目:荧光聚合物的制备及表征...1毕业设计综述1.1题目背景和意义荧光物质是指该物质在受到紫外光等能量激发后，电子能从基态跃迁到激发态，然后通过辐射衰变释放出光子回复到基态，并将此前所吸收的能量释放出来而产生荧光。荧光物质中的大多数分子在常态下处于基态，即最低振动能级状态，当被紫外光等光线照射时，该物质的分子吸收与它所具有的特征频率相一致的光线，从原来的基态能级跃迁至第一电子激发态或第二电子激发态中各个不同振动能级和转动能级。电子吸收光子从基态跃迁到激发态后，寿命是有限的，激发能会很快

2、地消失，回到基态。荧光物质的荧光特性通常用荧光发射光谱表示，由于发射荧光前有一部分能量被消耗掉，荧光发射光的能量通常比吸收的能量小，发射的特征波长比吸收光的特征波长要长[1]。随着科学技术的进步，人们对荧光的研究越来越多，荧光物质的应用范围越来越广。荧光物质除用作染料外，还在光学增白剂、光氧化剂、涂料、化学及生化分析、太阳能捕集器、防伪标记、药物示踪及激光等领域得到了更广泛的应用。其中超支化聚合物的研究最为广泛。超支化聚合物作为重要的高分子材料，其结构介于线形聚合物和树枝状聚合物之间，具有低粘度、

3、高流变性、良好的溶解性以及分子链末端带有大量的官能团等优点，同时由于其合成成本低，且合成方法简单，所以有比较大的应用潜力。对其合成方法的深入研究、制备出新型的超支化聚合物以对其进行深入研究，已经成为高分子领域中的一个重要研究方向[2]。常用的超支化聚合方法有：缩聚反应；开环聚合反应[3]；自缩合乙烯基聚合反应[4](SCVP)；A2+B3型单体的聚合反应等。荧光聚合物的合成通常有两种方法[5]：(1)是先合成荧光单体，然后进行均聚或共聚反应得荧光高分子材料。其弊端是荧光单体结构复杂，提纯困难，难以

4、获得性能好且具有高分子量的聚合物。(2)通过官能团的反应，用荧光物质对聚合物进行化学改性而制得。其缺点是很难使聚合物每个反应基团都进行化学反应，其改性的转化率各不相同。对每一类荧光高分子材料，我们需要选择合适的荧光基团，同时选择合适的合成方法才能制备得到性能优异的荧光材料。另外，pH值、荧光基团的浓度，聚合物结构以及溶剂等因素对于聚合物的荧光性能都具有较大的影响[6]。其中含有叔胺的小分子荧光性质已被广泛的研究，研究表明其荧光极易发生淬灭[7]。研究结果发现，具有叔胺支化单元的超支化聚合物可以保留

5、叔胺生色团较高的荧光效率，超支化聚合物中叔胺氮原子与钻石中氮原子一样具有较强的荧光[8]，且该生色团只在超支化聚合物的内部区域可以发出较强的荧光[9]。...此外，超支化聚合物还在其他方面显示出它的应用价值，如粘合剂、分离介质、液晶材料、传感器、非线性光学材料、分子印码、单细胞反应器、催化剂和酶的载体、聚电解质溶液、热固性涂料、工程塑料等。总之，随着对超支化聚合物研究的深入和发展，这类聚合物应用前景必将越来越广阔[10]。1.2研究目的和意义聚乙烯亚胺(PolyethyleneiminePEI)[

6、11-16]，是一种水溶性的阳离高分子聚合物，有许多独特的性质：(1)很好的水溶性、高附着性和吸附性，能够与不同的物质相结合。(2)阳离子性。在水中以聚阳离子形态存在，能够中和和吸附所有阴离子物质，螯合重金属离子，可应用于金属离子的吸附分离、环境保护等领域。另外，PEI在转基因领域已得到广泛的应用，它与DNA间的静电作用可压缩DNA形成复合物，有利于DNA跨细胞膜进入细胞核表达。(3)高反应性。由于具有活泼性的伯胺和仲胺，能够与醛基、环氧基、羧基等基团反应[17]。可见，具有荧光标记功能的聚乙烯亚

7、胺的应用范围将更加广泛。研究表明它本身具有较弱的荧光性能，但在其分子链上接上一些小分子后，可大大增强其荧光性能。因此，本文将利用具有良好生物相容性的柠檬酸通过酰胺化反应对其结构改性，来提高聚乙烯亚胺的荧光性能，增强其荧光标记功能，以扩大其应用范围。2主要内容及采用方法和措施2.1主要内容通过具有良好相容性的柠檬酸来改性聚乙烯亚胺而提高它的荧光性能，用4-(4,6-二甲氧基三嗪)-4-甲基吗啉盐酸盐（DMTMM）为活化剂使-COOH活化，而形成具有网络结构的荧光聚合物。通过红外、紫外、元素分析、核磁

8、共振氢谱、Zeta电位等，对比各种浓度反应的效果，影响荧光量子产率的因素，提出反应机理，以及形成新的荧光聚合物体系。2.2研究方案以聚乙烯亚胺与柠檬酸为单体（设聚乙烯亚胺分子量为1800，n为6mmol，一条链上有六个-NH2，与一个柠檬酸中的-COOH反应），无水吗啉乙磺酸（MES）为缓冲液，4-(4,6-二甲氧基三嗪)-4-甲基吗啉盐酸盐（DMTMM）为活化剂，通过酰胺化反应制备荧光聚合物。并探究聚合物网络结构的组成、不同浓度的柠檬酸、温度、荧光量子产率等因素对聚合物荧光性能的