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摘 要

在日常生活中，我们经常需要具有强度高、质量轻以及优异的力学性能的材料，然而同时具备这些优点的单一材料却不容易获得。因此我们可以通过合成性能优异的复合材料，来满足我们的需求。本文将稀土元素与热塑性聚氨酯（TPU）相结合，探索样品性能。通过溶胀吸附法，将钐、铕、钕等稀土离子与引入5，6-二氨基-1，10-邻菲啰啉（Phen）配体的聚氨酯配位，最终制成集高性能、强荧光功能以及智能光响应为一体的稀土离子/聚氨酯复合材料。

课题中采用预聚法制备TPU，将TPU样条放入稀土离子的乙醇溶液中反应，得到样品。通过X射线衍射法、热稳定分析、红外吸收光谱法、扫描电镜分析、紫外吸收光谱法和荧光检测等测试样品的发光性能、纯度、形貌以及热稳定性。

实验结果表明，稀土配合物的荧光强度高，热稳定性好，能有效传递能量。制得的不同稀土离子/聚氨酯复合材料均具有优良的光致发光性能。从理论上分析影响荧光功能和特性的主要原因可能与不同稀土离子与溶剂或其他分子之间的相互作用，化学环境，溶剂的性质等因素有关。

关键词：发光；聚氨酯；稀土；复合材料

Preparation and Study of Different Rare Earth Ions / Polyurethane Composites

Abstract

In daily life, we often need materials with high strength, little weight and wonderful mechanical behavior, but a single material with these advantages is not likely to obtain. So we can meet our needs by synthesizing composite materials with excellent properties. Here we combine rare earth metals with thermoplastic polyurethanes (TPU) to study the sample properties. Samarium, europium, neodymium, ytterbium and other rare earth ions were coordinated with the 5,6-diamino-1,10-phenanthroline (Phen) by swelling adsorption. Finally, rare Earth Ions / polyurethane composites with high performance, strong fluorescence function and intelligent light response were prepared.

The TPU sample was prepared by prepolymerization, and the sample was prepared by adding TPU sample into ethanol solution of rare earth ions. The luminescent property, purity, morphology and thermal stability of the samples were determined by x-ray diffraction, thermogravimetric analysis, FTIR, scanning electron microscopy, ultraviolet-visible photometer and polymerase chain reaction.

The test outcomes illustrate to us that the rare earth complex substances have high fluorescence intensity, wonderful thermal stability and effective energy transfer. The prepared rare Earth Ions / polyurethane composites have excellent photoluminescence properties. In theory, the main factors affecting the fluorescence function and properties may be related to the interaction of different rare earth ions with solvents or other molecules, the chemical environment, and the properties of solvents.

Keywords: luminescence; polyurethane; rare earth; composite material

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 课题背景 1

1.2课题研究内容 2

第二章 文献综述 3

2.1 原材料简介 3

2.1.1稀土离子概述 3

2.1.2聚氨酯概述 3

2.1.3配体概述 4

2.2稀土离子/TPU复合材料 4

2.3 稀土离子/TPU研究进展 5

第三章 实验部分 6

3.1 实验原料 6

3.2 实验仪器 6

3.3 实验流程 6

3.4 测试与表征 8

3.4.1小角X射线散射测试 8

3.4.2 拉伸强度测试 8

3.4.3 傅里叶红外光谱分析仪测试 9

3.4.4 热重分析（TG） 9

3.4.5 差示扫描量热仪（DSC）分析 9

3.4.6 扫描电子显微镜 9

3.4.7 紫外可见分光光度计 9

3.4.8 荧光测试 9

第四章 预测结果与讨论 10

4.1 XRD分析 10

4.2 热稳定分析 11

4.3 红外光谱分析 12

4.4扫描电镜分析 12

4.5紫外光谱分析 13

4.6荧光检测分析 14

第五章 结论与展望 15

5.1结论 15

5.2 展望 15

参考文献 17

致谢 19

第一章 前言

1.1 课题背景

现今，很多高分子材料本身的性能已经不能满足社会发展的需求了，尤其是很多产品对一些特异的电、光、磁、声等特殊性能有特别的要求。因此，能满足如耐高温、耐低温、耐老化等这些特殊性能要求的特种高分子复合材料成为近年来关注的热点。

我国地大物博，拥有丰富的稀土资源，且稀土离子本身拥有优秀的光和电性能。这使得现今稀土元素受到广泛关注，并成为新型功能材料研究的热点，在很多领域都应用广泛。相较于传统的无机杂化材料，稀土复合材料之所以具有广阔的市场应用，不仅得益于稀土元素优秀的发光性能，同时其本身还拥有便于加工以及高光学透明性的特点。

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