[发明专利]检测盐酸浓度用树枝化聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测盐酸浓度用树枝化聚合物及其制备方法。

背景技术

盐酸是一种应用广泛的化学试剂，而盐酸的浓度是使用中必须重视的参数之一。检测盐酸浓度的方法有很多，而通过酸碱指示剂变色检测的方法因其直观简便而具有明显的优势。甲基红（MR）是国家公布的标准酸碱检测试剂之一（HG/T 4015-2008）。其水溶液的变色范围是：4.5红 - 6.2黄。甲基红苯环上的羧基位置可有不同，处于对位的称为对甲基红（p-MR），而处于邻位的称为邻甲基红（o-MR），通常说的甲基红一般是指邻甲基红。其在较小的pH变化范围内（4.5 - 6.2）就能实现较明显的颜色变化（红-黄），因而是一个非常灵敏的酸碱指示剂。但可以看出酸碱指示剂的检测范围一般比较窄，大都在0~0.1mol/L的范围内。

树枝化聚合物是一类具有特殊拓扑结构的聚合物，其每个重复结构单元都有一个对称支化且结构规整的树枝状大侧基。而这些大侧基让这类聚合物具有独特的树枝化效应（Tomalia D. A., New J. Chem., 2012, 36, 264–281）。其中位点分离效应（Site Isolation）是树枝化聚合物具有重要应用前景的一种特有功能（FréchetJ. M. J., et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 74 - 91）。位点分离效应源于树枝化大侧基外围密布的末端基团，其弱化了外部溶剂对内核部分的影响并形成了围绕内核且异于外部的独特微环境。处于该内环境的基团将较少地受到外部环境的影响。目前关于树枝化聚合物的研究大都集中在合成及功能改性等方面，将其应用于pH检测的报道比较少见，关于盐酸浓度检测的则未见报道。

发明内容

本发明的目的之一在于采用共聚的手段，结合树枝化基元的结构优势以及对甲基红的功能特征，提供一种检测盐酸浓度用树枝化聚合物。

本发明的目的之二在于提供该聚合物的制备方法。

为了实现发明目的，本发明采用采用共聚的手段将对甲基红基元引入到树枝化聚合物中，实现树枝化基元对其的包封。利用树枝化聚合物特有的位点分离效应减弱盐酸对对甲基红基元质子化的能力，从而拓宽聚合物对盐酸浓度的检测范围。具体反应机理为：

所述的可检测盐酸浓度的树枝化聚合物，其结构式如下式所示：

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根据上述反应机理，本发明采用如下技术方案：

一种检测盐酸浓度用树枝化聚合物，其特征在于该聚合物是用内部为疏水烷链外部为亲水低聚乙二醇链构筑的二代树枝化大单体和对甲基红单体经过自由基共聚形成的一种嵌段共聚物，其中二代树枝化大单体和对甲基红单体的摩尔比为：5~50: 1；所述的对甲基红单体是由对甲基红与甲基丙烯酸羟乙酯经酯化缩合物反应而得到的。

上述的检测盐酸浓度用树枝化聚合物，其特征在于所述的二代树枝化大单体的结构式为：

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一种制备上述的检测盐酸浓度用树枝化聚合物的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a.将对甲基红、甲基丙烯酸羟乙酯、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶按1: 1~5: 0.3~4: 0.05~0.8的摩尔比溶于二氯甲烷中，在惰性气氛保护下，在冰浴中反应3小时而后升至室温并反应过夜；将反应也依次用饱和NaHCO₃和浓盐水洗涤并用MgSO₄干燥有机相，再经分离提纯得到对甲基红单体；

b. 将步骤a所得的对甲基红单体、二代树枝化大单体以及偶氮类引发剂按照1: 5~50: 1~9的摩尔比溶于N,N-二甲基甲酰胺中，在惰性气体保护下，在50~75^oC温度下搅拌反应3~10 h；反应结束后去除未反应的单体并得到目标聚合物检测盐酸浓度用树枝化聚合物。

所述的可检测盐酸浓度的树枝化聚合物，其特征应用在于：检测范围为0~2.6 mol/L。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点：

1.本发明极大拓宽了对甲基红对盐酸浓度的检测范围，从原来的10^-4.5~10^-6.2mol/L 拓展到了0~2.6 mol/L。