[发明专利]一种聚硅氧烷有机膦毒剂敏感材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种聚硅氧烷有机磷毒剂敏感材料及其制备方法。

背景技术

神经毒气是有毒气体中毒性最大的气体，主要包括塔崩、沙林、梭曼和VX，它们属于有机膦毒剂。为检测神经毒剂，开发了各种各样的检测方法。其中，声表面波技术和压电微悬臂梁技术是目前的研究热点。在这些技术中，对神经毒剂能产生选择性吸附的敏感薄膜是研究的关键。

由于有机及聚合物材料与无机材料(主要是半导体陶瓷)相比具有吸附率高、无需加热、脱附温度低、选择性得到很大的改善等特点，因而成为敏感材料的研究重点。基于神经毒气是氢键碱性气体的事实，聚合物敏感材料对有机膦毒剂的检测作用机理应主要建立在氢键作用基础上，聚合物材料的敏感基团应主要是羟基和苯酚基；同时聚合物在物理特性上应具有高的渗透性，所以敏感材料呈橡胶态，玻璃化温度低，密度低，结晶度低。见文献：(1)ChemTech，1994，24(9)，27～37；(2)Sensors andActuators B，1991，3，85～111。

美国专利5756631对包含SXFA在内的一小类聚合物进行了保护，其结构式为：

其中R₂的结构式为：-(CH₂)_m-1-CH＝CH-CH₂-C(CF₃)₂-OH，n是大于1的整数，m介于1～4之间，R₁是单价碳氢基团或环己基或苯基。其主要特征是以六氟异丙醇(HFIP)为敏感基团，以聚硅氧烷为骨架。

美国专利6015869对包含BSP3在内的一小类聚合物进行了保护，其主要特征是在寡聚二甲基硅氧烷链中引入氟代双酚基团，形成有机/无机混合型共聚物。

美国专利6630560对一大类聚硅氧烷类敏感材料进行了保护，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素取代的羟基或苯酚。

美国专利6660230对一大类聚硅碳烷类敏感材料进行了保护，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素取代的羟基或苯酚，X是碳氢化合物。

上述敏感材料都含有氟等卤素元素，原料及中间产物的毒性很大，对操作人员及环境构成严重威胁，并且制备步骤多，工艺复杂。因此，研究与开发毒性小、制备工艺简单、价格低廉、并具有较好气敏特性的有机膦毒剂敏感材料具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种聚硅氧烷有机磷毒剂敏感材料及其制备方法，该有机磷毒剂敏感材料对有机磷毒剂响应迅速，具有良好的选择性和可逆性，并且制备工艺简单、反应步骤少、操作容易、价格低廉。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种聚硅氧烷有机磷毒剂敏感材料，是以聚硅氧烷为骨架，以苯酚为官能团的有机材料，其特征在于，结构式如下：

其中，m为大于零的整数，R₁是烷基或苯基，Z₁或Z₂是烷基、苯基、烷烃硅烷和芳基硅烷中的一种。

上述聚硅氧烷有机膦毒剂敏感材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将含氢硅油和铂催化剂加到甲苯中搅拌混合均匀，通常含氢硅油与甲苯的比例为1g∶20ml。

②将邻烯丙基苯酚缓慢滴加到步骤①的混合溶液中；

③加热反应，将步骤②所得混合溶液加热至80～120℃并在该温度下搅拌反应2～6h；

④过滤，将步骤③的反应液用活性炭过滤，除去步骤①所加入的铂配合物；

⑤蒸发，将步骤④的滤液减压蒸馏除去甲苯即得。

按照本发明所提供的聚硅氧烷有机磷毒剂敏感材料的制备方法，其特征在于，步骤①中使用的铂催化剂是氯铂酸的异丙醇溶液或二乙烯基四甲基二硅氧烷铂配合物。

按照本发明所提供的聚硅氧烷有机磷毒剂敏感材料的制备方法，其特征在于，所述铂催化剂中铂的含量与所述邻烯丙基苯酚的比例为0.3～0.5wt‰。

按照本发明所提供的聚硅氧烷有机磷毒剂敏感材料的制备方法，其特征在于，步骤②中使用的邻烯丙基苯酚中的双键和含氢硅油中的Si-H的物质量的比控制在1.05～1.15∶1的范围之内。

本发明制备聚硅氧烷有机膦毒剂敏感材料的原理可表示为：