水溶液室温自干成膜制备荧光形状记忆高分子材料

智能材料又称为刺激响应性材料，它能够在外界环境（如光、热、电、磁和pH等）的刺激作用下快速做出响应性行为。形状记忆聚合物作为智能材料的重要分支，具有质量轻、形变量大、制备方法简单的特点，其中，热致形状记忆聚合物可以在T>Ttrans时从临时形状回复到原始形状，是所有形状记忆聚合物中研究最深入广泛的一类，在航空航天和生物医疗等多个领域具有可期待的应用前景。荧光材料可以在特定波长光的照射下发出不同颜色和强度的光，被广泛应用在化学传感器、生物成像和光电器件等领域。其中，荧光成像技术作为现代生命科学和疾病诊断等领域非常重要的工具，在环境检测、食品安全和临床诊断等领域有诸多应用。与其他成像技术相比，荧光成像技术具有实时、原位、无损等优点，能够在活细胞和生物体中进行可视化监测。将荧光功能和形状记忆功能相结合，实现形状记忆过程的“可视化”，制备具荧光功能的形状记忆高分子材料具有重要的研究意义，尤其在生物医学成像领域。目前，国内外研究人员对荧光形状记忆高分子材料的研究相对较少，且其在制备过程中存在以下问题：1、制备过程复杂，难以大规模生产；2、制备过程中有机溶剂的使用，造成环境污染；3、荧光小分子与基材相容性差，容易迁移；4、荧光小分子在高浓度或固体状态下会发生聚集从而引发猝灭效应，荧光强度明显降低。基于此，本文旨在制备一种工艺过程简单且环境友好的荧光形状记忆聚合物材料。以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、双丙酮丙烯酰胺（DAAM）、丙烯酸（AA）为主要原料制备了聚丙烯酸酯双亲性共聚物（PMBDA），PMBDA与荧光素（FM）在水中共组装形成水性荧光高分子乳液（PMBDA/FM共组装乳液）。该乳液与己二酸二酰肼（ADH）均匀混合并于室温干燥固化后，即得PMBDA/FM-ADH荧光形状记忆高分子膜。结果表明，PMBDA/FM共组装乳液的粒径在100~200nm，荧光强度在一定范围内与荧光素的添加量相关；PMBDA/FM-ADH薄膜在紫外灯下发出均匀的绿色荧光，荧光发射峰值波长λ=516nm，且在温度高于玻璃化转变温度（32℃）时的形状回复率约100%。将荧光素与双亲性大分子共组装（将荧光素包裹在胶束内部的疏水微区中）制备了低VOC含量的水性荧光乳液，以水为分散介质，绿色环保，制备过程安全方便。将荧光小分子与丙烯酸胶体相结合，制备得到荧光与形状记忆功能二合一的功能/智能高分子材料，在防伪、装饰、荧光探针、生物成像、微光学、3D打印和智能医疗设备等领域具有广泛的应用前景。摘要：以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）、双丙酮丙烯酰胺（DAAM）、丙烯酸（AA）为主要原料制备了聚丙烯酸酯双亲性共聚物（PMBDA），PMBDA与荧光素（FM）在水中共组装形成水性荧光高分子乳液（PMBDA/FM共组装乳液）。该乳液与己二酸二酰肼（ADH）均匀混合并于室温干燥固化后，即得PMBDA/FM-ADH膜。通过GPC、1HNMR、纳米粒度仪、UV-Vis和荧光光谱仪等对PMBDA共聚物、PMBDA/FM共组装乳液和PMBDA/FM-ADH膜的结构和性能进行了表征。结果表明，PMBDA/FM共组装乳液的粒径在100~200nm间，荧光强度在一定范围内与荧光素的添加量相关；PMBDA/FM-ADH薄膜在紫外灯下发出均匀的绿色荧光，荧光发射峰值波长（λm）516nm，且在温度高于玻璃化转变温度（31.86℃）时的形状回复率约100%。结论（1）制备的PMBDA/FM及其单组分自交联乳液的VOC含量≤5%，乳液通过室温自干即可成膜，成膜工艺简单、能耗低，适于大规模生产。（2）乳液粒径在100~200nm间且可发出明显的绿色荧光。（3）荧光形状记忆膜的Tg为31.86℃，可将其作为膜形状回复的驱动温度。在T≥70℃的环境下，形状记忆