[发明专利]一种表面活性剂离子选择电极功能膜材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种利用对聚氯乙烯(PVC)的改性来制备阴离子表面活性剂离子选择电极功能膜材料的制备方法。

背景技术

表面活性剂离子选择电极是一种电化学传感器，这种电极可以对溶液中的表面活性剂离子产生电位响应，从而通过测量电位来确定表面活性剂的离子活度，由于测量的溶液一般都比较稀，因此活度近似等于浓度，所以可以用于表面活性剂浓度的测定。绝大多数表面活性剂离子选择电极都属于膜电极，功能膜是表面活性剂离子选择电极的核心部分，制备电极功能膜最基本的原料是PVC和增塑剂。传统的功能膜制备是将PVC与增塑剂以一定的比例溶于某种有机溶剂中，再加入一定量的由阴、阳离子表面活性剂组成的离子对作为离子载体，待有机溶剂挥发后成膜。虽然利用这种膜所组装的电极对表面活性剂离子有响应特性，但它不具有长期的稳定性。这是由于阴、阳离子表面活性剂组成的离子载体不能长时间停留在PVC膜中，随着测量次数的增加会逐渐溶解到到待测溶液中，这会影响电极的响应性能，降低电极的稳定性和寿命。对PVC材料进行阴离子或阳离子改性，使PVC带上终端离子基团，将经过改性的PVC制成功能膜组装的电极会在一定程度上克服机械混合膜电极的上述缺点。《电分析化学》杂志(J.Electroanal.Chem.85(1977)145-161)报道了用于表面活性剂离子选择电极的PVC材料的改性方法，文中以氯乙烯为单体，以三乙胺为链转移剂通过聚合反应得到末端带有叔胺成分的聚氯乙烯；上述胺化产物与卤代烷反应生成末端带有季铵盐成分的聚氯乙烯，将最后的产物制备成功能膜，再组装成电极。Analytica Chimica Acta(481(2003)221-228)也报道了通过氯乙烯的聚合反应制备改性膜材料，其过程同前面《电分析化学》杂志中报道的相似，只是链转移剂换成3-丙烯酰胺基-N，N-二甲基丙胺。上面所说的通过氯乙烯的聚合反应制备改性膜电极材料，反应过程中聚合物的分子量比较难控制。Langmuir(2005，21，6154-6156.)中直接以聚氯乙烯与三甲胺反应制备改性膜电极功能材料，这就克服了氯乙烯聚合反应分子量比较难控制的缺点；但其反应条件较为苛刻，这是由于三甲胺常温下是气体，反应时需要将其冷凝到-20℃以控制反应量，并且反应器的密封性也会很大程度上影响反应。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应条件温和，易操作的表面活性剂离子选择电极功能膜材料的制备方法。

本发明通过下面的技术方案予以实现的：在于通过对聚氯乙烯的特殊改性，得到一种阴离子表面活性剂离子选择电极的感应膜材料。

在聚氯乙烯的摩尔数以其单个单元氯乙烯的摩尔数计算条件下将聚氯乙烯与哌嗪衍生物按摩尔比为1∶3～3∶1装入反应器中，加入有机溶剂使其充分溶解，于20～80℃恒温条件下反应24～480小时，将反应产物用甲醇沉淀，过滤，将得到的固体分别用浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的氢氧化钾溶液、去离子水及甲醇溶液将固体洗涤3-7次，在30℃～60℃烘干，得到胺化聚氯乙烯固体；将胺化聚氯乙烯固体与碘甲烷按摩尔比为1∶3～3∶1装入密封的反应器中，加入有机溶剂使其完全溶解，于20～100℃恒温条件下反应12～84小时，将反应产物用甲醇沉淀，过滤，将得到的固体分别用浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的氢氧化钾溶液、去离子水及甲醇溶液将固体洗涤3-7次，在30℃～60℃烘干得到表面活性剂离子选择电极功能膜材料。

如上所述的聚氯乙烯的分子量为：5000～25000。

如上所述的有机溶剂是指二甲亚砜、环己酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺或硝基甲烷等溶剂。

如上所述的哌嗪衍生物是指N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、氨乙基哌嗪或羟乙基哌嗪等。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1通过聚氯乙烯直接改性的方法制备表面活性剂离子选择电极功能膜材料，克服了通过氯乙烯聚合反应的改性方法分子量比较难控制的缺点；

2反应物采用液体的哌嗪衍生物，克服了现有的利用气体作为反应物，反应条件较为苛刻的缺点。

3、本发明反应条件温和，易操作，可实现大规模工业化生产。

具体实施方式

实施例1：