[发明专利]一种含有三氟异丙醇取代酚官能团的有机磷敏感硅氧烷聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及气敏聚合物材料技术领域，具体涉及一种适用于制作有机磷气体传感器的气敏聚合物材料及其制备方法。

背景技术

有机磷是一种能够抑制生物体内乙酰胆碱酯酶活性而导致其中枢神经系统功能紊乱的杀伤力大、毒性猛烈的神经性抑制类化合物，因此被广泛地应用于农、林、牧业杀虫剂以及化学武器中。常见的化学战剂有塔崩、沙林、梭曼和维埃克斯等神经毒气，这些化合物毒性强、作用快、杀伤力大，在两次世界大战及多次局部战争中大量使用，造成了严重的伤亡；恐怖分子也曾利用沙林进行袭击过平民。因此对有机磷化合物的实时侦检一直是各国环境监测与化学侦检等领域的研究重点。为此，人们着力于研究声表面波气体传感器、微悬臂梁气体传感器等高灵敏的检测方法，在这些测技技术中，能对神经毒气产生选择性吸附的高效气敏材料是研究的关键。

近些年来，一类含有氢键酸性官能团敏感聚合物材料以其优良的物理、化学性能，已经成为当前神经毒气敏感材料研究与开发的热点。此类聚合物材料具有特殊的分子结构，通常在其聚合物支链上都含有一个具有端基吸电子结构的功能化的羟基官能团，此功能化的羟基官能团极易与具有氢键碱性的有机磷类化合物形成牢固的分子间氢键，从而实现对神经毒气有选择性地高效吸附。

支链含有六氟异丙醇取代基的氢键酸性聚合物材料以其独特的端基吸电子结构，较强的给质子能力，而成为研究最为广泛的一类氢键酸性聚合物气敏材料。

美国专利5756631公开了一类支链含有六氟异丙醇取代基的氢键酸性聚合物材料，此类聚合物材料的结构通式可以表示为：

其中，n为大于1的整数；R₁是碳氢基团或环己基或苯基；R₂的结构式可表示为：-(CH₂)_m-1-CH＝CH-CH₂-C(CF₃)₂-OH，m介于1-4之间。

美国专利6630560公开了一类聚硅氧烷类敏感材料，其结构式为：

其中R¹或R²中至少有一个是烷基或烯基或炔基或芳基基团，并在基团的末端连接卤代醇，在该专利给出的实施例中，卤代醇大多为六氟异丙醇。

目前所报道的支链含有六氟异丙醇取代基的氢键酸性聚合物材料，普遍都存在如下缺陷，即在六氟异丙醇取代基引入阶段，都直接以剧毒的六氟丙酮气体为原料，实验可操作性差，对操作人员生命威胁大，对环境的污染较为严重，而且对实验设备要求高，需要用液氮对六氟丙酮进行冷却，反应要在高压釜中进行。因此，研究与开发一种对操作人员及环境毒性小，制备工艺简单，价格低廉、敏感性能优良的含有新型氢键酸性官能团的敏感聚合物材料，对有机磷化合物的监测与分析将具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种氢键酸性有机磷敏感聚合物材料及其制备方法，该有机磷敏感聚合物材料对有机磷能产生迅速的响应，敏感性及选择性高，稳定性好，吸附可逆性好；并且原料毒性小，反应步骤少，制备工艺简单、易操作，对操作人员健康及环境的威胁均较小。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种含有三氟异丙醇取代酚官能团的有机磷敏感硅氧烷聚合物材料，其特征在于，其分子结构通式如下所示：

其中，n为200-500的整数；R₁为烷基或苯基中的一种；R₂或R₃为烷基、苯基、烷基取代硅烷、芳基取代硅烷或芳香基-烷基取代硅烷中的一种。

一种含有三氟异丙醇取代酚官能团的有机磷敏感硅氧烷聚合物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将等摩尔的含氢硅油(聚甲基氢硅氧烷)和2-烯丙基苯酚溶于有机溶剂中，将适量的硅氢化试剂加入到上述溶剂中，在氮气氛围下回流反应6小时；

②将步骤①所得的溶液过滤，减压蒸馏，真空干燥；

③向步骤②所得的产物缓慢滴加等摩尔量的三氟丙酮，在氮气氛围下回流反应26-28小时；

④将步骤③所得到的混合物，冷至室温，过滤，水洗，加入有机溶剂搅拌，分出有机相，减压蒸馏除去有机溶剂，真空干燥，即得到目标产物，其分子结构通式如下：

其中，n为200-500的整数；R₁为烷基或苯基中的一种；R₂或R₃为烷基、苯基、烷基取代硅烷、芳基取代硅烷或芳香基-烷基取代硅烷中的一种。