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第 11 期 张良良，等: 聚氨酯-聚丙烯酰胺复合荧光水凝胶的合成及其性能 ·1837·

温度为 37 ℃；压缩性能测试 [24] ：压缩速率为 5 迁引起的 [27] ，且 FWPUH 和 TPPDA 吸收曲线主要
mm/min，每个样测 3 次，取平均值；动态热力学分 出峰位置相近，而聚氨酯结构不具有共轭双键，在
析（DMA）：测试温度范围为–80~180 ℃，加热速率 此位置没有紫外吸收，进一步证明 TPPDA 已成功引
为 2 ℃/min，频率为 1 Hz，荧光水凝胶干胶膜尺寸 入到聚氨酯链中。其中，在 225 nm 附近的峰是由于
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为 20 mm×5 mm×2 mm。具体测试方法和测试仪器 TPPDA 中端基的 π→π 电子跃迁引起的；375 nm 附
参照文献[24-26]。 近较明显的峰对比 TPPDA 呈现出 5~20 nm 的红移。
这种现象一方面归因于聚合过程中 TPPDA 中的—
2 结果与讨论
OH 与聚氨酯中的—NCO 反应，使聚合物分子间作
用力减弱，致使紫外出峰发生红移；另一方面，由
2.1 红外光谱分析
于 TPPDA 处在聚氨酯和 PAM 的极性环境下，基态
图 1 是不同相对分子质量 PEG 和不同丙烯酰胺
能量改变产生了能级差，且分子离域作用增大，电
加入量的 FWPUH 和聚丙烯酰胺（PAM）的红外光
子跃迁能量减小，所以，吸收峰向长波长方向偏移，
谱图。
即发生红移 [21] 。

a—PAM; b—FWPUH1; c—FWPUH2; d—FWPUH3; e—FWPUH4;

f—FWPUH5; g—FWPUH6
图 2 TPPDA 和 FWPUH 的紫外光谱图
图 1 不同产物的红外光谱图 Fig. 2 UV-vis absorption spectra of TPPDA and FWPUH
Fig. 1 FTIR spectra of different products samples

–l
如图 1 所示，2931 和 2862 cm 处的吸收峰分 2.3 荧光光谱分析
别对应于—CH 3 和—CH 2 的对称和反对称伸缩振动 图 3 为 TPPDA 和 FWPUH 的固态荧光光谱图。
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吸收峰；1118 cm 处的谱带是 C—O—C 的不对称 从图 3 可以看出，在固态时，相同 TPPDA 质量下，
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伸缩振动吸收峰；1606 cm 处为—N—H 的变形振 聚氨酯-聚丙烯酰胺荧光水凝胶的荧光强度明显强
动吸收峰。这些特征吸收峰表明聚氨酯结构的存在。 于 TPPDA。这是由于 TPPDA 以单体形式存在时，
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在 2240~2280 cm 处没有出现—NCO 特征吸收峰， 容易聚集导致荧光猝灭（ACQ）；而通过—OH 和—
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说明—NCO 已反应完全；3100~3600 cm 处出现较宽 NCO 的反应，将 TPPDA 接入聚氨酯链中，使其以
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的—N—H 伸缩振动吸收峰，其中，3182 cm 处为氢 分子的形式均匀分散在聚合物链中，阻碍了 TPPDA
键化—N—H 伸缩振动峰，说明聚氨酯和 PAM 以及 形成基态络合物，降低了分子间的猝灭，表现为荧
–1
PAM 和 PAM 之间可能存在氢键作用。1666 cm 处 光增强；且高分子链段之间的相互作用、聚氨酯硬
较强的吸收峰为氢键化的聚氨酯和 PAM 的酰胺Ⅰ 段间的氢键作用，以及氨基甲酸酯键与 TPPDA 之间
–1
带吸收峰，650 cm 附近较宽的吸收峰是 N—H 面 的氢键作用，限制了 TPPDA 分子的振动和异构化，
外弯曲振动吸收峰，以上均为典型的丙烯酰胺的特 减少了热衰变过程的能量消耗 [28-29] 。由上述可知，
征吸收峰。综上可知，聚氨酯-聚丙烯酰胺荧光水凝 将 TPPDA 分子接入聚氨酯结构中，能够明显提高
胶被成功合成。因为 TPPDA 加入量很少，所以在红 TPPDA 的荧光发射强度。图中 TPPDA 的最大发射
外光谱中未看出其明显出峰。 波长（λ max ）为 482 nm，而 FWPUH 的 λ max 依次为
2.2 紫外-可见吸收光谱分析 440、477、473、438、474、466 nm，且都较 TPPDA
图 2 为不同样品的紫外光谱图。图 2 中显示， 向低波长发生不同程度的移动，这说明聚氨酯使
TPPDA 在 260 和 370 nm 附近出峰；FWPUH 在 TPPDA 的 LUMO 轨道与 HOMO 轨道之间的能级差
225~230 nm，375~390 nm 出峰，这是由 TPPDA 发 增大，所以，FWPUH 的 λ max 发生蓝移。
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色团和—OH，—NH 2 助色团的 n→π 和 π→π 电子跃 图 3 中对比 b、c 和 d 曲线可以发现，FWPUH