[发明专利]荧光和室温磷光双发射非共轭荧光聚合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种荧光和室温磷光双发射非共轭荧光聚合物，由下述结构式（I）或结构式（II）表示的重复结构单元构成：；其中，n为10～15000的自然数。本发明制备的非共轭荧光聚合物在固态下表现出蓝色荧光和绿色室温磷光双发射特性，荧光寿命3～6ns，磷光寿命最高可达89ms。

技术领域

本发明属于荧光材料技术领域，具体涉及一种具有荧光和室温磷光双发射的非共轭荧光聚合物，以及该非共轭荧光聚合物的制备方法和应用。

背景技术

传统荧光材料在其分子结构中一般具有明确的发光单元，比如罗丹明类、四苯基乙烯类、芳炔类、蝶烯类、芳胺类、聚噻吩、聚苯、聚三苯基胺及其衍生物等。然而，这些发光材料由于具有大的共轭结构，导致其溶解性和加工性较差，同时合成也较为困难，成本较高，同时，多数结构中苯环的存在也使其存在一定的生物毒性。

近年来的研究发现，很多不含大的平面稠环或螺旋桨状共轭结构的聚合物（如聚丙烯腈、聚酰胺等）同样具有荧光行为（Small, 2016, 12(47): 6586-6592.；Macromolecules, 2015, 48(21): 7747-7754.；Journal of Materials Chemistry C,2020, 8(3): 1017-1024.），且呈现出在稀溶液中不发光，而在浓溶液以及固态下发光的聚集诱导发光特性。这类仅含有羰基、胺基、酸酐等非大π结构官能团的聚合物被称之为非传统/非共轭荧光聚合物。

非传统荧光聚合物作为一种新兴的发光材料，因其结构中只含有酸酐、羰基、胺基和羟基等非芳香性官能团，赋予了其良好的生物相容性、成膜性、高的相对分子量、溶解性等优点，从而被广泛应用于生物成像、光电器件等领域（Materials Chemistry Frontiers,2021, 5(1): 60-75.；Biomacromolecules, 2018, 19(6): 2014-2022.；ACS Applied Polymer Materials, 2019, 2(2): 699-705.）。

但同时，非传统荧光聚合物也存在一些缺点。其最主要的问题是由于缺少传统的发色团，共轭程度低，缺乏刚化分子结构，导致难以同时实现荧光和室温磷光，只能实现低温磷光，且其磷光寿命普遍较短。

因此，亟待制备一类兼具荧光以及长寿命室温磷光的非共轭发光聚合物材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时具有荧光和室温磷光双发射特性的非共轭荧光聚合物。

本发明所述的荧光和室温磷光双发射非共轭荧光聚合物是由下述结构式（I）或结构式（II）表示的重复结构单元构成：

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其中，n为10～15000的自然数。

本发明所述荧光和室温磷光双发射非共轭荧光聚合物具有蓝色荧光和绿色室温磷光双发射特性。

本发明所述的荧光和室温磷光双发射非共轭荧光聚合物在固态下均展示出蓝色荧光和绿色室温磷光现象，其荧光光谱和磷光光谱均呈现激发依赖性，荧光寿命3～6ns，荧光量子产率12%左右，磷光寿命最高可达89ms。

本发明还提供了所述荧光和室温磷光双发射非共轭荧光聚合物的制备方法，是将下述结构式（III）或结构式（IV）表示的重复单元含五元环状碳酸酯基团的聚合物在强碱水溶液或氨水溶液中不高于100℃搅拌水解反应0.5～10h，经过滤、洗涤、干燥得到粉末状的非共轭荧光聚合物：

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其中，n为10～15000的自然数。