一种蓝色发光的聚苯乙烯的合成方法与流程

本发明涉及荧光材料领域，具体涉及一种蓝色发光的聚苯乙烯的合成方法。

背景技术

聚苯乙烯因具有良好的易加工性、化学稳定性、电绝缘性，且无色透明，能够自由着色等优点而被广泛应用。研究者们对其合成与性质也进行了深入的研究，如对聚合物的结构、合成手段、催化剂的选用、以及聚合物性质和应用等各个方面。

荧光材料具有特殊的光性能，在染料、增白剂、涂料、化学传感器、激光等领域得到广泛的应用。聚苯乙烯具有透明的性质，时常作为包膜材料，近年来有做出将具有发光性能的有机荧光染料小分子或者稀土化合物、无机量子点等通过共混等方式制备具有发光性能的聚苯乙烯/化合物共混荧光材料，然而一般来说这种共混材料在微观上两相不能相容，稳定性差，容易发生相分离现象，致使荧光性质降低。目前解决这一问题的办法是对苯乙烯进行改性，接上带有易于无机化合物结合的基团，不但增加了聚合物的合成的复杂性而且也增加了聚合物合成的成本，依然有其局限性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种无需添加任何荧光物质，一步制备出具有蓝色发光性质的聚苯乙烯。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种蓝色发光的聚苯乙烯的合成方法，以苯乙烯为反应单体，以金属氯化物为催化剂，所述苯乙烯与金属氯化物混合后研磨反应15～30分钟得粗产物，粗产物纯化后得蓝色发光的聚苯乙烯。

本发明的有益效果在于：1、本发明制备的聚苯乙烯在未添加任何荧光物质的条件下具有蓝色荧光性质，可用于荧光材料领域；2、本发明将无溶剂反应法应用于聚苯乙烯的合成，此方法简单，成本低，由于反应中不需要加入溶剂，可以进一步提高反应产率，减少了环境的污染，是一项环境友好的绿色化学技术；3、本发明使反应时间大大缩短，仅需15-30分钟，使生产效率大大提高。

附图说明

图1为本发明实施例1～实施例4制备的蓝色发光的聚苯乙烯的荧光谱图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于:不需要任何溶剂参加，无需添加任何荧光物质，由苯乙烯单体直接与金属氯化物作用，一步制备出具有蓝色发光性质的聚苯乙烯。

一种蓝色发光的聚苯乙烯的合成方法，以苯乙烯为反应单体，以金属氯化物为催化剂，所述苯乙烯与金属氯化物混合后研磨反应15～30分钟得粗产物，粗产物纯化后得蓝色发光的聚苯乙烯。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：1、本发明制备的聚苯乙烯在未添加任何荧光物质的条件下具有蓝色荧光性质，可用于荧光材料领域；2、本发明将无溶剂反应法应用于聚苯乙烯的合成，此方法简单，成本低，由于反应中不需要加入溶剂，可以进一步提高反应产率，减少了环境的污染，是一项环境友好的绿色化学技术；3、本发明使反应时间大大缩短，仅需15-30分钟，使生产效率大大提高。

进一步的，所述苯乙烯的用量与金属氯化物的用量的摩尔比为0.25～64:1。

进一步的，所述金属氯化物为稀土金属氯化物、fecl3·6h2o、无水cucl2或无水fecl3。

进一步的，所述金属氯化物为无水fecl3。

进一步的，所述纯化步骤为：粗产物先用醇类溶剂洗涤，再干燥后得聚苯乙烯初产物，在聚苯乙烯初产物中加入有机溶剂溶解，过滤，将滤液重沉淀，收集沉淀后于50℃下干燥得到蓝色发光的聚苯乙烯。

进一步的，所述醇类溶剂为甲醇或乙醇。

进一步的，所述有机溶剂为二氯甲烷或氯仿。

实施例1

将0.5g的苯乙烯与0.097g粉末无水三氯化铁(物质的量比为8：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约30min，用乙醇洗涤混合物后过滤，以除去氯化铁和未反应的的单体，沉淀物即为粗产品。

在粗产品中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于二氯甲烷量的乙醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到淡黄色粉末。其荧光发射峰位于455nm，为蓝色发光，图1为产物的荧光光谱图。

实施例2

将0.5g的苯乙烯与0.049g粉末无水三氯化铁(物质的量比为16：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约30min，直至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5分钟，用甲醇洗涤过滤，以除去氯化铁和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的甲醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光聚苯乙烯产物，最大发射波长455nm，图1为产物的荧光光谱图。

实施例3

将0.5g的苯乙烯与0.024g粉末无水三氯化铁(物质的量比为32：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约30min，直至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用乙醇洗涤过滤，以除去氯化铁和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的乙醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后恒温烘箱干燥，最终得到发蓝光聚苯乙烯，图1为产物的荧光光谱图。

实施例4

将0.5g的苯乙烯与0.012g粉末无水三氯化铁(物质的量比为64：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约30min，直至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5分钟，用甲醇洗涤过滤，以除去氯化铁和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的甲醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后恒温烘箱干燥，最终得到具有蓝光发射的聚苯乙烯产物，图1为产物的荧光光谱图。

实施例5

将0.5g的苯乙烯与0.097g无水二氯化铜(物质的量比为8：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约10min，放入恒温干燥箱(60℃)2h后继续研磨20min至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用乙醇洗涤过滤，以除去氯化铜和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯粗产品。

在粗产品中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的乙醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到具有蓝光发射的聚苯乙烯。

实施例6

将0.5g的苯乙烯与0.097g混合无水稀土氯化物(物质的量比为8：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约20min，放入恒温烘箱(60℃)0.5h，继续研磨10min后至研钵中无明显刺激性气体放出，停止反应，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用甲醇洗涤过滤，以除去催化剂和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯粗产品。

在粗产品中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的甲醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到具有蓝光发射的聚苯乙烯。

实施例7

将0.5g的苯乙烯与0.049g混合无水稀土氯化物(物质的量比为16：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约20min，放入恒温烘箱(60℃)0.5h，继续研磨10min后至研钵中无明显刺激性气体放出，停止反应，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用甲醇洗涤过滤，以除去催化剂和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的甲醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光的聚苯乙烯。

实施例8

将0.5g的苯乙烯与0.049g无水二氯化铜(物质的量比为16：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约10min，放入恒温干燥箱(60℃)2h后继续研磨20min至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用乙醇洗涤过滤，以除去氯化铜和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的乙醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到具有蓝光发射的聚苯乙烯。

实施例9

将0.5g的苯乙烯与0.049g六水三氯化铁(物质的量比为16：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约10min，放入恒温干燥箱(60℃)3h后继续研磨20min直至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用甲醇洗涤过滤，以除去氯化铁和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的甲醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光产物。

实施例10

将0.5g的苯乙烯与0.024g混合无水稀土氯化物(物质的量比为32：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约20min，放入恒温烘箱(60℃)0.5h，继续研磨10min后至研钵中无明显刺激性气体放出，停止反应，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用乙醇洗涤过滤，以除去催化剂和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到发蓝光聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的乙醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光的聚苯乙烯。

实施例11

将0.5g的苯乙烯与0.024g无水二氯化铜(物质的量比为32：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约10min，放入恒温干燥箱(60℃)2h后继续研磨20min至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用甲醇洗涤过滤，以除去氯化铜和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到发蓝光聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的甲醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光的聚苯乙烯产物。

实施例12

将0.5g的苯乙烯与0.024g粉末六水三氯化铁(物质的量比为32：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约10min，放入恒温干燥箱(60℃)3h后继续研磨20min直至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用甲醇洗涤过滤，以除去氯化铁和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的甲醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光聚苯乙烯产物。

实施例13

将0.5g的苯乙烯与0.097g六水三氯化铁(物质的量比为8：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约10min，放入恒温干燥箱(60℃)3h后继续研磨20min直至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用乙醇洗涤过滤，以除去氯化铁和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的乙醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到蓝光发射的聚苯乙烯产物。

实施例14

将0.5g的苯乙烯与0.012g混合无水稀土氯化物(物质的量比为64：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约20min，放入恒温烘箱(60℃)0.5h，继续研磨10min后至研钵中无明显刺激性气体放出，停止反应，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用乙醇洗涤过滤，以除去催化剂和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的乙醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光的聚苯乙烯。

实施例15

将0.5g的苯乙烯与0.012g无水二氯化铜(物质的量比为64：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约10min，放入恒温干燥箱(60℃)2h后继续研磨20min至研钵中无明显刺激性气体放出，将混合物倒入含有5％盐酸的乙醇中，搅拌5min，用甲醇洗涤过滤，以除去氯化铜和未反应的的单体，过滤后的沉淀物静置干燥得到聚苯乙烯初产物。

在初产物中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于氯仿量的甲醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光聚苯乙烯产物。

实施例16

将0.16g的苯乙烯与0.097g粉末无水三氯化铁(物质的量比约为0.25：1)共同投放在玻璃研钵中，室温下用研槌研磨约30min，用乙醇洗涤混合物后过滤，以除去氯化铁和未反应的的单体，沉淀物即为粗产品。

在粗产品中加入少量二氯甲烷使之溶解，过滤除去不溶物，再加入四至五倍于二氯甲烷量的乙醇中将聚合物沉淀下来，收集沉淀后放恒温烘箱(50℃)干燥，最终得到发蓝光聚苯乙烯产物。

综上所述，本发明提供的蓝色发光的聚苯乙烯的合成方法，以苯乙烯为单体，以金属氯化物为催化剂，通过无溶剂研磨聚合法方便地合成了一种蓝色发光的聚苯乙烯，有以下有益效果：

1、本发明制备的聚苯乙烯在未添加任何荧光物质的条件下具有蓝色荧光性质，可用于荧光材料领域；2、本发明将无溶剂反应法应用于聚苯乙烯的合成，此方法简单，成本低，由于反应中不需要加入溶剂，可以进一步提高反应产率，减少了环境的污染，是一项环境友好的绿色化学技术；3、本发明使反应时间大大缩短，仅需15-30分钟，使生产效率大大提高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。