[发明专利]具有动态荧光特性的荧光聚合物纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有动态荧光特性的荧光聚合物纳米粒子及其制备方法和应用。所述具有动态荧光特性的荧光聚合物纳米粒子通过如下方法制备：将螺吡喃单体和AIE单体预先溶解于乙烯基单体中，经预乳化和超声乳化处理制得单体细乳液，在单体液滴内，通过乙烯基单体的自由基聚合反应，制得具有动态荧光特性的荧光聚合物纳米粒子。本发明提供了所述具有动态荧光特性的荧光聚合物纳米粒子在制备荧光色彩动态可调的涂层中的应用。本发明在细乳液聚合技术的框架下，简便地经由自由基聚合反应制得具有动态荧光性质的荧光聚合物纳米粒子，通过螺吡喃与AIE发射团结合，基于FRET效应实现了以紫外光和可见光为控制开关的聚合物纳米粒子荧光的渐变发射。

(一)技术领域

本发明涉及一种具有动态荧光特性的荧光聚合物纳米粒子及其制备方法和应用。

(二)背景技术

荧光聚合物纳米粒子(fluorescent polymer nanoparticles，FPNPs)在防伪、传感、成像、信息加密等领域有巨大的应用前景【Nat.Commun.2020,11,2460；Nanoscale2018,10,1617-1621；Adv.Funct.Mater.2019,29,1904992.】。传统FPNPs的荧光发射往往只呈现出静态、单一的荧光发射，具有动态荧光性质的FPNPs因其特殊的荧光发射行为，比如光响应性、酸碱响应性等吸引了大量研究者的注意。目前，具有动态荧光性质的FPNPs的制备策略主要包括开发具有复杂分子结构的新型响应性染料，利用量子点或利用光致变色染料来构建荧光共振能量转移(FRET)系统【J.Am.Chem.Soc.2012,134,12091-12097；Nat.Commun.2014,5,3799；Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,5360–5363.】。其中，利用FRET效应可以调节由荧光供体和荧光受体限定的光谱范围内的荧光颜色。目前，这方面的研究主要通过改变供体-受体比来实现，这需要制备一系列染料梯度比的FPNPs。

本发明提出了基于细乳液反应体系，利用常规单体与螺吡喃单体和AIE单体的共聚合反应，一步构建一种在FRET和AIE协同作用调控下的具有动态荧光特性的FPNPs，并探索了其在构筑具有荧光色彩可调的发光涂层中的应用。

(三)发明内容

本发明旨在提供一种含有AIE发射团与螺吡喃基团的具有动态荧光特性的FPNPs，AIE发射团与螺吡喃基团以化学键形式接入聚合物基体，基于螺吡喃的光致异构特性以及AIE发射团的受限发光特性，FPNPs在光激发下能实现由AIE发射团的荧光到MC发射团的荧光的转变。

本发明的第二个目的旨在提供一种具有动态荧光特性的FPNPs的制备方法，利用细乳液聚合技术，通过AIE单体和螺吡喃单体与通用单体的共聚反应，将AIE发射团和螺吡喃发射团以化学键方式引入聚合物基体，制得具有动态荧光特性的FPNPs。

本发明的第三个目的旨在实现具有动态荧光特性的FPNPs在荧光色彩动态可调的涂层中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供了一种具有动态荧光特性的FPNPs，所述具有动态荧光特性的FPNPs通过如下方法制备：将螺吡喃单体和AIE单体预先溶解于通用乙烯基单体中，经预乳化和超声乳化处理制得单体细乳液，在单体液滴内，通过乙烯基单体的自由基聚合反应，制得具有动态荧光特性的FPNPs；所述螺吡喃单体和AIE单体的总质量用量为乙烯基单体质量用量的0.01％～20％，其中AIE单体的质量用量为螺吡喃单体质量用量的5％～300％；

所述螺吡喃单体为带双键的具有光致异构特性的螺吡喃类有机化合物，选自下列至少一种：

所述AIE功能单体为能与螺吡喃类有机化合物产生FRET效应的含可聚合乙烯基的AIE分子；