重金属检测传感材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种重金属检测传感材料及其制备方法与应用，包括以下步骤，将单体、2‑溴代异丁酸乙酯加入丁烷中，再加入二异丙基乙胺，再加入N.N‑二正丁基二硫代氨基甲酸铜，冷却至室温，再加入双(2，6‑二氟‑3‑(1H‑吡咯‑1‑基)苯基)二茂钛和乙醇，搅拌下，光照反应8小时；反应结束后，反应液加入水中，然后取上层溶液，为丙烯酸预聚物溶液；将八甲基环四硅氧烷、罗丹明化合物加入丙烯酸预聚物溶液中，然后加入苯酐，调节溶液固含量为15～20％，得到检测材料溶液；将聚酯组合物加入挤出机中，挤出得到基体片材；将检测材料溶液涂覆于基体片材的表面，热压处理得到重金属检测传感材料。具有优异的力学性能，满足重金属检测传感材料的发展应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于重金属检测
，具体涉及一种重金属检测传感材料及其制备方法，以及在检测重金属中的应用。
技术介绍
复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。以不同性能的分子材料为基体，通过填充、共混陶瓷介质等手段，保证材料有良好承受机械力和其它性能。聚酯材料具有非常突出的耐化学试剂性、耐热性和优良的机械强度、电绝缘特性和热稳定性等优势，广泛的应用于电子电气、汽车、家电等领域，不过其作为基体材料还需要进一步提升力学性能以及加工性能；高聚物加工中为了增加材料的力学性能，往往需要向其中加入第二、甚至第三组分，在加入组分进行复合过程中，又需要考虑组分间的相容性，这些多重因素的影响往往导致材料的强度和韧性难以兼顾，从而限制了共混改性的发展。工业生产中，剧毒重金属比如铬、汞、铅等已被广泛实用，其中大多数最终转化成为阳离子而被排放到自然界，从而重金属对水和大气的污染越发严重和频繁。如汞离子在水溶液中容易被氧化为甲基汞，通过食物链对人类存在危害，长时间接触高浓度的汞离子会对中枢神经系统和其它器官比如心脏，肾脏，肺等造成严重的损害；随着工业的发展，铬被广泛应用于电镀、制革、矿产等行业中，世界上每年排放到大气、水及土壤中的铬高达50万吨，我国是铬污染较严重的国家之一；其中，六价铬将通过大气、水及生物链危害人类的健康，所以解决重金属镉的污染与防治问题迫在眉睫。因而，建立快速、高效的重金属离子检测和有效脱除分离的方法对于生命、环境和医药科学都具有非常重要的意义。罗丹明是一种性能优越的染料，其系列衍生物通常具有较大的摩尔吸光系数及较高的量子产率，在可见光区具有较长的发射和吸收波长；螺旋状罗丹明内酰胺化合物本身具有一定的结构张力，在与重金属粒子结合后，内酰胺氮原子的质子化将导致氮原子电荷密度减少，从而引发螺旋中心碳氮键的开裂，从而 产生荧光变化和颜色变化。另外，光催化原子自由基聚合利用各种还原剂与高价态的过渡金属反应原位生成低价态的催化剂，对催化剂要求低，同时聚合可以在有氧气存在，较低的温度下进行，由作为成功工业化的液/液两相催化技术已日臻成熟。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种重金属检测传感材料的制备方法，制备的重金属检测传感材料具有优良的力学性能与加工性能，可作为重金属固体传感器材料应用。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种重金属检测传感材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将单体、2-溴代异丁酸乙酯加入丁烷中，搅拌10分钟，再加入二异丙基乙胺，于50℃搅拌15分钟，再加入N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸铜，搅拌30分钟，冷却至室温，再加入双(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)二茂钛和乙醇，搅拌下，光照反应8小时；反应结束后，反应液加入水中，然后取上层溶液，为丙烯酸预聚物溶液；所述单体为甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯与N-异丙基丙烯酰胺；(2)将八甲基环四硅氧烷、罗丹明化合物加入丙烯酸预聚物溶液中，60搅拌2小时；然后加入苯酐，继续搅拌15分钟；调节溶液固含量为15～20％，得到检测材料溶液；罗丹明化合物的结构式为：(3)将聚酯组合物加入挤出机中，于260℃～280℃挤出得到基体片材；将检测材料溶液涂覆于基体片材的表面，于60℃加热25分钟后，热压处理得到重金属检测传感材料；所述聚酯组合物由聚酯、酰亚胺二元酸、双酚A环氧树脂、烷基葡萄糖酰胺、聚甲基倍半硅氧烷、填料组成；热压处理时的温度为120℃，压力为0.2Mpa，时间为45秒。上述技术方案中，单体、2-溴代异丁酸乙酯、二异丙基乙胺、N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸铜、双(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)二茂钛、八甲基环四 硅氧烷、罗丹明化合物、苯酐的质量比为100∶6～10∶2～5∶1～1.5∶2～4∶24～28∶2～4∶2～5。优选的，单体、2-溴代异丁酸乙酯、二异丙基乙胺、N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸铜、双(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)二茂钛、八甲基环四硅氧烷、罗丹明化合物、苯酐的质量比为100∶7～8∶3～4∶1.2～1.3∶3～3.5∶25～26∶2.5～3.5∶3～4。得到的预聚物以丙烯酸聚合物为主，具有较强的粘接活性，可以有效与聚酯基体结合，从而将罗丹明化合物附着于基体表面。上述技术方案中，步骤(3)中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯和/或聚对萘二甲酸乙二酯；填料为多孔陶瓷粉，由二氧化硅、磷酸铝混合聚乙烯醇制成生坯后，900℃烧结25分钟，再急冷，最后球磨得到。步骤(3)中，所述聚甲基倍半硅氧烷的分子量为1.8～2.0万；填料的平均粒径为350目。多孔陶瓷粒径小，加入聚酯中可以改善聚合物的力学性能，尤其是加工性能得到提高，不会绕刀或者粘丝，从而利于提高固体传感器的品质；同时多孔陶瓷又避免了实心填料导致的过硬问题，减少刀具磨损，减少聚合物开裂。上述技术方案中，步骤(3)中，聚酯、酰亚胺二元酸、双酚A环氧树脂、烷基葡萄糖酰胺、聚甲基倍半硅氧烷、填料的质量比为100∶12～16∶6～10∶12～15∶3～6∶2～5。优选的，聚酯、酰亚胺二元酸、双酚A环氧树脂、烷基葡萄糖酰胺、聚甲基倍半硅氧烷、填料的质量比为100∶14～15∶8～9∶13～14∶4～5∶3～4。本专利技术中，通过小分子对聚酯改性，能够得到力学性能优异的聚合物主体。通过加入小分子，体系中填料的密度均匀，能得到良好的拌合性，变得容易制备成具有流动性的糊剂状，有利于聚合体聚合，保证重金属检测传感材料的强度；芳杂环与酰亚胺基具有十分稳定的分子结构，高度对称性和平面性、重复结构单元之间的共轭效应，少量的加入利于提高聚酯的力学性能，改善加工性；环氧树脂的加入主要提高了聚酯的表面活性，改善了聚酯基体与罗丹明检测材料的结合力。本专利技术还公开了根据上述制备方法制备的重金属检测传感材料。由聚酯基体与含有罗丹明化合物的膜层组成，罗丹明化合物位于检测传感材料表面，对重金属离子，诸如铬、汞离子敏感，可有效检出。因此本专利技术进一步公开了上述重金属检测传感材料在制备重金属检测固体传感器中的应用。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：(1)本专利技术利用简单的光催化自由基聚合的方法，以丙烯酸单体为原料，通过逐步添加原料组分，充分混合单体与其他成分，有效的制备了丙烯酸预聚物，尤其是结合加热与光催化，以光催化聚合为主，加热辅助增加各成分的相容性以及反应性，利于丙烯酸单体反应均匀性；以此为基础，配合硅氧烷，可以很好的分散罗丹明化合物，得到的检测溶液中，有效成分具有优异的粘接性；(2)本专利技术通过小分子改善了聚酯的力学性能，特别是提高其加工性，保证作为基体材料的聚酯利于加工，符合固体传感器要求；通过环氧等活性基团改善了聚酯的活性，利于检测材料层与聚酯的复合粘接；(3)本专利技术先预热去除检测材料溶液中的溶剂，然后热压复合检测材料层与聚酯基体，限定的条件不会破坏罗丹明化合物的结构，使得其均匀分散在薄薄的膜层中，位于聚酯基体表面，从而有效检测重金属离子，比如铬离子、汞离子；有望成为有效的重金属固体传感器材料。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重金属检测传感材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将单体、2‑溴代异丁酸乙酯加入丁烷中，搅拌10分钟，再加入二异丙基乙胺，于50℃搅拌15分钟，再加入N，N‑二正丁基二硫代氨基甲酸铜，搅拌30分钟，冷却至室温，再加入双(2，6‑二氟‑3‑(1H‑吡咯‑1‑基)苯基)二茂钛和乙醇，搅拌下，光照反应8小时；反应结束后，反应液加入水中，然后取上层溶液，为丙烯酸预聚物溶液；所述单体为甲基丙烯酸N，N‑二甲基氨基乙酯与N‑异丙基丙烯酰胺；(2)将八甲基环四硅氧烷、罗丹明化合物加入丙烯酸预聚物溶液中，60搅拌2小时；然后加入苯酐，继续搅拌15分钟；调节溶液固含量为15～20％，得到检测材料溶液；罗丹明化合物的结构式为：(3)将聚酯组合物加入挤出机中，于260℃～280℃挤出得到基体片材；将检测材料溶液涂覆于基体片材的表面，于60℃加热25分钟后，热压处理得到重金属检测传感材料；所述聚酯组合物由聚酯、酰亚胺二元酸、双酚A环氧树脂、烷基葡萄糖酰胺、聚甲基倍半硅氧烷、填料组成；热压处理时的温度为120℃，压力为0.2Mpa，时间为45秒。

【技术特征摘要】
1.一种重金属检测传感材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将单体、2-溴代异丁酸乙酯加入丁烷中，搅拌10分钟，再加入二异丙基乙胺，于50℃搅拌15分钟，再加入N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸铜，搅拌30分钟，冷却至室温，再加入双(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)二茂钛和乙醇，搅拌下，光照反应8小时；反应结束后，反应液加入水中，然后取上层溶液，为丙烯酸预聚物溶液；所述单体为甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯与N-异丙基丙烯酰胺；(2)将八甲基环四硅氧烷、罗丹明化合物加入丙烯酸预聚物溶液中，60搅拌2小时；然后加入苯酐，继续搅拌15分钟；调节溶液固含量为15～20％，得到检测材料溶液；罗丹明化合物的结构式为：(3)将聚酯组合物加入挤出机中，于260℃～280℃挤出得到基体片材；将检测材料溶液涂覆于基体片材的表面，于60℃加热25分钟后，热压处理得到重金属检测传感材料；所述聚酯组合物由聚酯、酰亚胺二元酸、双酚A环氧树脂、烷基葡萄糖酰胺、聚甲基倍半硅氧烷、填料组成；热压处理时的温度为120℃，压力为0.2Mpa，时间为45秒。2.根据权利要求1所述重金属检测传感材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯和/或聚对萘二甲酸乙二酯；填料为多孔陶瓷粉，由二氧化硅、磷酸铝混合聚乙烯醇制成生坯后，900℃烧结25分钟，再急冷，最后球磨得到。3.根据权利要求1所述重金属检测传感材料的制备方法，其特征在于：单体、2-溴代异丁酸乙酯、二异丙基乙胺、N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸铜、双(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭代信，宋晓静，苏艳丽，
申请(专利权)人：苏州益可泰电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32