含邻菲罗啉聚酰亚胺铕配合物的制备与性能研究

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由于单色性好、寿命长和发光强度高等优点,铕配合物作为光学材料具有良好的应用前景。然而,小分子的铕配合物热稳定性差,不易加工成型,限制了其应用,将铕配合物引入各种基质中可改善其性能,进而拓宽其应用范围。高分子材料具有廉价易得、良好的机械性能和易加工成型等优点,因而常选作稀土配合物的基体材料。  近几年,聚酰亚胺基于其优异的热性能,成为了稀土配合物的热点基体。关于聚酰亚胺的研究重点除了要改善聚酰亚胺的溶解性外,还要保持聚合物的刚性,将芳香环结构引入聚酰亚胺骨架中是一种很好的选择。因此,结合可溶性、刚性、聚合活性高和配位能力强的四重考虑,本论文设计合成了一种含有1,10-邻菲罗啉的新型多功能二胺单体,进一步通过两步法将1,10-邻菲罗啉引入聚酰亚胺骨架中,并通过键合法将含1,10-邻菲罗啉的新型聚酰亚胺作为铕配合物的基质,系统研究了材料结构与性能之间的关系,以期获得兼具铕离子独特的发光性能和聚酰亚胺易加工成型特点的新型稀土聚合物功能性材料。具体研究内容及结果如下:  1.通过5-氨基-1,10-邻菲罗啉和3,5-二硝基苯甲酰氯的溶液酰胺化反应制备二硝基物,进一步用钯/碳和水合肼作催化剂将二硝基还原为二氨基,通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、质谱(MS)和元素分析的表征手段,表明成功制备了含1,10-邻菲罗啉的新型多功能二胺单体。  2.以含1,10-邻菲罗啉的二胺和4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐为(6FDA)为原料,通过两步法合成新型的聚酰亚胺(Phen-PI)。即:二胺和二酐单体在室温下反应生成前驱体聚酰胺酸PAA,加入吡啶和乙酸酐作催化剂进行化学亚胺化,得产物 Phen-PI。通过 FT-IR、1H NMR和元素分析的表征手段说明成功将1,10-邻菲罗啉引入了聚酰亚胺骨架中,并且表现出了良好的溶解性和耐热性。  3.以Eu3+为中心离子,β-二酮为第一配体,新型的含1,10-邻菲罗啉的聚酰亚胺为协同配体,合成含1,10-邻菲罗啉聚酰亚胺铕配合物(Phen-PI-Eu(TTA)3)。通过FT-IR、元素分析和电感藕合等离子体发光光谱(ICP)的表征手段表明成功制备了目标产物Phen-PI-Eu(TTA)3。  4.对Phen-PI-Eu(TTA)3的性能研究发现,Phen-PI-Eu(TTA)3溶解性比Phen-PI有所下降,但在加热到100 oC时仍可以溶解在极性溶剂中;同时,Phen-PI-Eu(TTA)3具有优异的热性能,280℃时,Phen-PI-Eu(TTA)3中 C-O-Eu和C=O-Eu键开始发生发生断裂,聚酰亚胺骨架在450℃时开始断裂;另外,Phen-PI-Eu(TTA)3在615 nm处可以发射出单色性好、发光强度高的红色荧光,这表明其在发光显示领域有很好的应用前景。
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