[发明专利]一种功能性聚合物及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机高分子传感材料和环境污染检测领域，具体涉及一种用于大气中挥发性有机化合物的识别和检测以及化学传感器的功能性聚合物及其制备和应用。

背景技术

最近20多年来，粗放式的经济增长造成我国国民经济高速发展的同时也严重污染了自然环境。各种环境污染物进入水、土壤、大气环境，不仅污染自然环境，而且危害人类生存和健康。在大气污染中，挥发性有机化合物是其中一类重要的污染源。近十几年来，有机气体的检测传感体系是研究的一个热点问题。所以大气中挥发性有机化合物的识别和检测对早期环境污染监测有重要意义。如今太阳能的利用越来越多，太阳能电池是将太阳能用于造福人类的一种重要工具。而在太阳能电池的生产过程中会产生多种污染物。例如太阳能电池背膜生产过程中就用到了多种挥发性有机化合物，其中最主要的有甲苯、对二甲苯、丁醇、醋酸丁酯这四种有机物溶剂，产生了大量污染性有机气体。

目前有机气体的检测方法有很多种，最可靠和最标准的环境中分析挥发性有机化合物的方法仍然是用固体吸附剂吸附之后带回实验室运用各种分析方法分析，例如气质联用、红外等。这些分析方法虽然可靠有效，但是必须进行样品采集，而且费时耗钱。石英晶体微天平仪具有高度的灵敏性，能够对石英晶片表面微痕量物质的变化产生响应。运用它来检测吸附有机挥发性气体不仅能提高检测灵敏度，而且能缩短检测时间，进行实时实地分析。中国专利CN 101605888中公开了一种使用转化的贝利不动杆菌ADPI作为生物传感器检测甲苯和二甲苯的方法。该方法虽然能够鉴定特定化合物，但是需要采用克隆基因等繁琐的生物手段，对技术人员的专业知识要求较高。同时，构造这种常规可诱导的细菌生物传感器的时间较长，一般需要两三天。公开号为CN 101034077A的中国专利申请公开了一种压电晶体气体传感器的制备方法，其利用石英晶体微天平的电学参数来探测与晶体表面相接触气氛的浓度。尽管其精确度高、灵敏度高，但是它对晶片上下金属电极的直径和厚度有较高要求，必须按照要求的频率来选择。此外，电极表面涂敷的聚合物层必须是电导率高的聚合物。故制备此类传感器的过程较复杂，制备工艺要求较高。因此，寻求一种更为简单快速的定性定量技术来鉴定大气中可能存在的有机气体污染物成为现在越来越关注的热点问题。

发明内容

本发明提供了一种功能性聚合物及其制备和应用，该功能性聚合物可以用于检测空气中的微量对二甲苯气体污染物。

一种功能性聚合物，是由下列式M1所示的对氯甲基苯乙烯结构单元和式M2所示的甲基丙烯酸甲酯结构单元组成的重均分子量为21000-32000的无规共聚物，所述的无规共聚物中，对氯甲基苯乙烯结构单元的摩尔百分含量为35％-65％，甲基丙烯酸甲酯结构单元的摩尔百分含量为35％-65％；

本发明的功能性聚合物，为聚(对氯甲基苯乙烯-co-甲基丙烯酸甲酯)无规共聚物(P(VBC-co-MMA))，可以通过红外和核磁等手段表征其分子结构。

所述的功能性聚合物的制备方法，包括以下步骤：

以式M3所示的对氯甲基苯乙烯单体和式M4所示的甲基丙烯酸甲酯单体为原料，式M3所示的对氯甲基苯乙烯单体和式M4所示的甲基丙烯酸甲酯单体的摩尔比为1∶2-3∶2，在溶剂中加入引发剂和所述的两种单体，在无氧条件下进行共聚反应制得无规共聚物；所述的共聚反应的温度为60℃，共聚反应的时间为12-24小时，所述的引发剂为自由基类引发剂；

其中，所述的引发剂可选用本领域内常用自由基类引发剂，通过引发剂引发两单体的乙烯基双键发生自由基聚合反应，为了保证合成反应好的效果，所述的引发剂优选偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。

其中，所述的引发剂的用量可通过实验调整，一般为单体总重量的0.01％-5％，优选0.2％-3％。

其中，所述的溶剂为四氢呋喃。

其中，所述的无氧条件可通过本领域常规的方法来实现，例如：对反应体系进行真空-氮气置换以除去其中的氧气。

所述的共聚反应完成后，可将反应产物进行纯化处理，具体纯化处理过程包括：将所述的反应产物滴入石油醚中沉淀析出，经抽滤干燥至恒重。

本发明所述的功能性聚合物，可应用于大气中有机气体污染物对二甲苯的识别、检测和化学传感器领域。