[发明专利]X射线响应的聚合物磷光闪烁体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了X射线响应的聚合物磷光闪烁体及其制备方法和应用；具体是将卤代单体与丙烯酸单体进行自由基共聚合，通过改变单体的投料比例，合成具有不同卤代单体含量的共聚物，并考察这些因素以及卤素原子的引入对X射线的吸收以及辐射发光性能的影响；同时，通过改变卤代单体的结构，我们实现了X射线激发下的多彩磷光发射，证明了我们设计原则的通用性；此外，该类共聚物展现出良好的加工性、成膜性以及X射线响应性，在柔性X射线成像及大面积显示等领域展现出良好的应用前景。

技术领域

本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一种X射线响应的聚合物磷光闪烁体技术。

背景技术

近年来,随着生命科学和军事国防的不断发展，闪烁体材料的开发逐渐受到人们的广泛关注。其中，X射线闪烁体是一类具有X射线响应的发光材料，该类材料具有将高能X射线光子转化为低能可见光或紫外光的特殊能力，在辐射探测、安全检查、军事国防、生物医学(如生物成像，放射治疗)和高能射线天文学观测等领域发挥了巨大的作用。

目前，高性能X射线闪烁体多为无机晶体或金属-有机配合物，它们含有高原子序数(z)的重金属元素而表现出强的X射线阻止能力、高的光输出以及低检测限等优异的闪烁特性。但在实际制备和应用中，此类材料仍然存在制备条件严苛、难以积成和成本高等关键的限制。

为响应节能、环保的经济发展需求，有机闪烁体，尤其是塑料闪烁材料，由于其具有原材料便宜、易于改性和制备等优点，近年来已逐渐得到研究者的青睐，并成为传统无机闪烁材料的有力替代品。一般来说，塑料闪烁体主要由低原子序数的有机共轭发色团组成，使得该类材料的X射线吸收和辐射发光较弱。因此，为了提高传统塑料闪烁体的性能，需要将有机金属配合物或者含有重金属的纳米粒子以及荧光染料通过复杂的制备工艺嵌入到聚合物体系中，这将不可避免地阻碍其在实际生活中的应用。此外，大多数的有机闪烁体都是荧光分子，即只有25％的单线态激子能够被收集到并用于发光，而约75％的三线态激子通过非辐射衰减而耗散，没有得到有效利用。这可能是导致有机闪烁材料光输出弱的另一个影响因素。

而相比之下，纯有机材料的磷光发射源自于三重态激子的辐射跃迁。在这种情况下，75％的三重态激子可以被有效利用。同时，磷光材料具有优异的光物理性质，如发射波长对环境敏感、大的Stokes位移以及长的发射寿命，这样一来，开发有机磷光闪烁体对于技术革新具有重要意义。由于重卤素原子的引入不仅可以增加纯有机材料的自旋轨道耦合从而促进系间窜跃过程，实现高效的室温磷光发射，而且可以提高无金属发光材料的X射线吸收能力，促进辐射发光的产生。因此，纯有机磷光闪烁体的开发目前已经实现了技术上的突破，并在X射线成像、无损检测等领域展现出良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种X射线响应的聚合物磷光闪烁体及其制备方法和应用，利用聚合物具有良好的再现性、加工性、成膜性和柔韧性等特性，克服了有机晶体材料在器件集成和加工性能方面的固有障碍，研制了一种成本低、易实现、能大面积制备、具有X射线响应性能的聚合物磷光闪烁体，以解决上述背景技术中提出的问题之一。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种具有X射线响应的聚合物磷光闪烁体，其结构通式如下：

通式中，n+m＝1，m为0-0.5。

另外一方面，本发明还提供了一种具有X射线响应的聚合物磷光闪烁体的制备方法，包括如下步骤：

(1)卤代单体合成；

(2)步骤(1)的卤代单体与丙烯酸通过自由基共聚合制备目标聚合物材料；其中自由基聚合的反应条件为AIBN/甲苯/氮气环境/加热回流。