[发明专利]聚3,4-双乙基羟基噻吩气敏材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机电子材料技术领域，涉及气体敏感材料，具体指一种聚噻吩衍生物气敏材料及其制备方法。 

背景技术

导电聚合物主要有聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)和聚噻吩(PTH)，是一类常用的气敏材料，广泛用于探测各种无机和有机挥发性气体(VOC)，如NH₃、NO_x、H₂S、HCl、CO、H₂、O₃、CO₂、CHCl₃、CCl₄、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醛、乙醛、二乙醚、醋酸、三甲胺等。但该类材料用于探测化学战剂的报道很少，原因在于现有导电聚合物材料的灵敏度不够，无法满足对神经毒气、芥子气等的探测要求。据文献Collins G E，Buckley L J.Conductive polymer-coated fabrics for chemical sensing.Synthetic metal，1996，78：93-101报道，在聚苯胺和聚吡咯中，聚吡咯对神经毒气的模拟剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)的灵敏度最高，但对于28ppm DMMP传感器的电阻变化仅有-0.40％，最小探测极限只有数ppm。文献Khalil S，Bansal L，El-SherifM，Intrinsic fiber optic chemical sensor for the detection of dimethyl methylphosphonate，Opt.Eng.2004，43：2683-2688报道了一种以PPy作为包层的光纤传感器，对134ppm的DMMP的响应为20mV，最小探测极限在10ppm以上。在文献中，还没有关于聚噻吩及其衍生物用于神经毒气测量的报道。 

发明内容

本发明提供一种聚3，4-双乙基羟基噻吩气敏材料及其制备方法，所述聚3，4-双乙基羟基噻吩气敏材料的主体材料为聚3，4-双乙基羟基噻吩。本发明通过简单的格式反应将有机磷敏感官能团-乙基羟基引入噻吩单体，通过氧化聚合反应得到了一类支链含有乙基羟基的噻吩类有机磷敏感聚合物材料。由于在噻吩中引入了羟基，使得本发明的聚合物敏感材料可以对神经毒气及其模拟剂产生选择性吸附，增强了敏感材料的灵敏度和选择性。 

所要解决的技术问题是如何提供一种改性的聚噻吩气敏材料及其制备方法，以提高聚噻吩类材料对神经毒气的灵敏度和选择性。 

本发明技术方案为： 

聚3，4-双乙基羟基噻吩气敏材料，其主体材料为聚3，4-双乙基羟基噻吩，是一种低聚合度的、黄绿色液体，分子结构式为： 

聚3，4-双乙基羟基噻吩气敏材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤1：3，4-二溴化镁噻吩单体的制备； 

采用镁粉与3，4-二溴噻吩进行回流搅拌反应，得到3，4-二溴化镁噻吩单体；反应式为： 

步骤2：3，4-双乙基羟基噻吩单体的制备； 

采用环氧乙烷与步骤1所得3，4-二溴化镁噻吩单体的格氏试剂在酸性条件下进行回流反应，生成淡黄色液体-即3，4-双乙基羟基噻吩单体，反应式为： 

然后采用CH₂Cl₂对3，4-双乙基羟基噻吩单体进行萃取提纯； 

步骤3：氧化聚合； 

将经步骤2萃取提纯后的3，4-双乙基羟基噻吩单体滴加到三氯化铁的三氯甲烷溶液中，室温下氧化聚合，最终得到黄绿色液体-即聚3，4-双乙基羟基噻吩；其中聚合反应的反应式为： 

本发明技术方案的进一步描述为： 

1、步骤1中镁粉与3，4-二溴噻吩的摩尔比大于2；镁粉与3，4-二溴噻吩的回流搅拌反应 是在氮气保护下反应6～10小时。 

2、步骤2制备3，4-双乙基羟基噻吩单体时，所述环氧乙烷与3，4-二溴化镁噻吩单体的摩尔比大于2；首先将环氧乙烷加入到步骤1制备的3，4-二溴化镁噻吩单体中，在冰水浴下搅拌2～4小时；然后于40℃下回流反应12～16小时，再加入稀盐酸搅拌1～3小时；最后用CH₂Cl₂萃取提纯，得到黄绿色液体-即聚3，4-双乙基羟基噻吩。