含吡啶环酰腙结构的席夫碱类智能荧光水凝胶的制备与性能

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智能荧光水凝胶兼具传统水凝胶与荧光材料的特点,并且能够对外部环境产生刺激响应,已经被广泛应用至软性发光器件、生物传感器、组织工程等领域。目前大部分智能荧光水凝胶面临着发光不稳定、功能单一、力学性能差等问题,难以拓展及应用至更多的领域。据此,本论文成功设计并制备出两种含吡啶环酰腙结构的席夫碱类智能荧光水凝胶,通过含吡啶环酰腙结构的席夫碱赋予水凝胶稳定发光性、荧光可调性、外部刺激响应能力、自修复及形状记忆功能,同时改进了胶束共聚法,突破了智能荧光水凝胶在力学性能上的限制。(1)解决了如何将含吡啶环酰腙结构引入水凝胶网络的问题,拓宽了席夫碱水凝胶的种类。采用胶束共聚法成功制备出含吡啶环单酰腙结构的席夫碱类可自愈合荧光水凝胶P(AM-PEGA-PEPMA)hydrogel和Zn2+-P(AM-PEGA-PEPMA),具有优异的延展性、荧光可调性、p H响应性、自愈合功能及形状记忆功能。所制备的含吡啶环单酰腙结构的水凝胶可在50 s内实现98%的自愈合,其能发出强烈的蓝绿色荧光,在H+/OH-交替滴定时可发生荧光的淬灭和恢复,同时其荧光强度可由外加Zn2+离子浓度进行调控。在采用胶束聚合法的同时引入软单体PEGA改善材料的柔韧性,使水凝胶能延展至原长度的900%。(2)设计并制备出了含吡啶环双酰腙结构的席夫碱类荧光水凝胶As-prepared hydrogel和Eu-hydrogel。在胶束聚合法的基础上,外加疏水单体EA增加水凝胶体系内疏水缔合作用的密度,同时引入含吡啶环双酰腙结构的交联剂PDCH,从而突破了智能荧光水凝胶在力学性能上的限制,在拉伸测试中可拉伸至原长度的800%,断裂强度能够达到1.55 MPa,而采用同样配方可以轻松制备出耐拉伸的大尺寸(边长为10 cm)水凝胶。温敏性单体PEGA和MEA的引入还赋予了水凝胶温度响应性能。该水凝胶络合Eu3+后会发生更易于识别的荧光颜色的变化,其荧光强度还会受外加Eu3+离子浓度和p H的调控。
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