【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于应急救援侦检领域，具体涉及一种缓释本质安全型掺杂剂。
技术介绍
1、发生火灾及爆炸事故后，通过火灾调查确定起火原因是明晰火灾责任的重要手段。纵火案是我国严厉打击的犯罪类型，而危化品爆炸往往涉及重要的安全生产责任。在纵火案和危化品爆炸事故的火灾调查中，快速检测出起火点/爆炸点处的助燃剂成分或有机爆炸物成分是确定案件性质的关键。常见的助燃剂/有机爆炸物现场侦检手段包括显色管、电化学传感器、便携式气相色谱-质谱联用仪等。
2、显色管误报率高，电化学传感器检测气体种类有限且需要时常标定校准。便携式气相色谱-质谱联用仪检测范围广，精度高，但该设备昂贵的价格及对人员素质的要求制约了在其基层火灾调查/刑侦队伍中的普及应用，同时，由于气相色谱的分离时间限制，便携式气相色谱-质谱联用仪单次检测时间较长，在过火面积较大或空间复杂的事故/案件现场中，工作效率较低。
3、离子迁移谱是近年来新兴的助燃剂及危化品快速检测技术，具有灵敏度高、检测速度快等优势，已在机场、地铁、防化、刑侦等领域获得了大量应用，是现场快速侦检应用中最具有发展前景的技术方法之一。但是离子迁移谱本质上是一种常压质谱，分辨能力相对不足，对单一化合物尚有较好的检测效果，而经由火灾/爆炸过程，在各种可燃物热解燃烧作用下，现场环境气氛成分极其复杂，一方面关键检测目标化合物经燃烧后存量微少，另一方面干扰化合物大量产生，二者叠加，导致目标物谱峰在离子迁移谱中往往被其他化合物峰压制，识别困难。
4、使用掺杂剂抑制干扰物，提高对目标化合物的检测灵敏度
5、目前，离子迁移谱常用的掺杂剂包括胺类，如氨、甲胺、正-壬胺；酮类，如丙酮、2-丁酮、2-戊酮、2-庚酮、2-壬酮、2-奎酮等；卤代烷烃类，如二氯化碳、氯仿等。通常掺杂剂液体装入瓶中，安装在设备内，依靠掺杂剂挥发进样；也有使用硬件注射进样的方式，但该方式增加了设备重量和成本，不利于现场使用。离子迁移谱硬件中一般都含有加热元件，且由于体积重量限制，现场使用的离子迁移谱相关电气线路难以实现本质安全设计，大量使用挥发性液体小分子掺杂剂在日常管理中具有一定火灾隐患，在现场勘验过程中也不能排除引发二次事故的可能，而挥发性进样的进样量难以控制，易造成检测结果重复性不高。有些掺杂剂如丙酮、氯仿、苯等属于易制毒管制化学药品，有些掺杂剂具有化学毒性，如氨等，采取纯液体挥发性进样使用时，消耗较快，不仅给其日常采购及管理带来了难度，也对于环境和操作人员身体健康带来了隐患。
技术实现思路
0、
技术实现思路
：
1、本专利技术的目的是提供一种离子迁移谱用的新型掺杂剂及其制备方法和使用方式。使用自合成的功能性聚硅氧烷高分子材料包覆卤代烃分子，形成固态凝胶材料，便于装配在离子迁移谱硬件设备中使用。功能性高分子材料分子间具有氢键自交联作用，从而实现了卤代烃分子的包覆保全，随着对掺杂剂凝胶的加热温度升高，氢键作用破坏，卤代烃分子得到释放，提高离子迁移谱对火灾/爆炸现场中目标化合物的检测灵敏度。当测试结束后，温度降低，功能性高分子材料氢键实现可逆交联，再次对卤代烃分子实现包覆保全。同时功能性聚硅氧烷高分子材料中含有大量阻燃元素，形成的掺杂剂凝胶具有本质阻燃作用，降低了使用液体小分子有机掺杂剂的火灾风险性。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供一种缓释本质安全型掺杂剂，结构如式i所示：
4、
5、本专利技术提供所述缓释本质安全型掺杂剂的制备方法，具体包含如下步骤：
6、(1)取一定量偶氮二甲酰胺溶解于溴代正庚烷中，在-10℃下，滴入丙烯酰氯，连续搅拌至反应完全，恢复至常温，静置待用。反应式如式(1)所示：
7、
8、(2)在惰性气体保护下，将1-甲基咪唑滴加到3-溴基-1-丙烯的乙腈溶液中，滴加完成后，室温搅拌后回流至反应完全。旋干溶剂，用石油醚和乙酸乙酯的混合溶液洗涤旋干物残留物，并干燥至恒重，得1-甲基-3-烯丙基咪唑溴盐。取一定量1-甲基-3-烯丙基咪唑溴盐溶解在丙酮中，加入六氟磷酸钾，室温搅拌至反应完全，过滤未溶物，蒸发滤液，乙醚洗涤，干燥至恒重，得1-甲基-3-烯丙基咪唑六氟磷酸盐。反应式如式(2)所示：
9、
10、(3)向(1)的反应液中加入丙烯酸、1-甲基-3-烯丙基咪唑六氟磷酸盐，其中式(1)中产物n-丙烯酰二氮烯-1,2-二甲酰亚胺与丙烯酸、1-甲基-3-烯丙基咪唑六氟磷酸盐以任意摩尔比混合，充分搅拌均匀后，加入10ppm六氯合铂酸甲苯溶液1～5滴作为催化剂，充分搅拌，升温至50℃；滴入聚合度(n)为23的含氢硅油后升温开始反应；反应结束后将反应液导入聚四氟乙烯模具中，待降温至室温，形成淡黄色凝胶，得到所述缓释本质安全型掺杂剂；反应式如式(3)所示：
11、
12、进一步的，所述步骤(1)中，丙烯酰氯与溴代正庚烷的质量比为(1％～30％)：(70％～99％)，丙烯酰氯与偶氮二甲酰胺的摩尔比为1:(1～1.5)；
13、进一步的，所述步骤(2)中，1-甲基咪唑与3-溴基-1-丙烯摩尔比为1:(1～1.5)，3-溴基-1-丙烯的乙腈溶液质量浓度为10％～80％，室温搅拌时间为1-6h，回流时间为5-12h，1-甲基-3-烯丙基咪唑溴盐与六氟磷酸钾的摩尔比为1:(1～1.2)；
14、进一步的，所述步骤(3)中，含氢硅油中硅氢基团的摩尔含量与n-丙烯酰二氮烯-1,2-二甲酰亚胺、丙烯酸、1-甲基-3-烯丙基咪唑六氟磷酸盐三者总摩尔含量比为1：1，反应温度为80℃，反应时间为8-72h。
15、所述掺杂剂储存于掺杂剂罐中；
16、所述掺杂剂的受热温度为25-80℃。
17、本专利技术的有益效果：
18、1.以凝胶代替液体，大幅降低可燃液体的挥发性与饱和蒸气压，提高掺杂剂的安全性，降低离子迁移谱在火灾/爆炸事故现场引发二次事故的安全隐患；
19、2.溴代正庚烷作为反应式(1)和(3)的溶剂直接使用，无需后处理，待反应结束后被封装在凝胶内部，大幅简化了溴代正庚烷的封装工艺流程；凝胶由分子链之间羧基与咪唑基团、酰胺基形成的氢键交联构成，可通过升高温度降低氢键交联程度，起到释放溴代正庚烷的作用，当温度降低后，分子链间重新形成氢键，再次封装了溴代正庚烷，大幅延长了掺杂剂的使用次数，同时不需使用硬件注射进样的方式即可实现溴代正庚烷的缓释，降低了硬件成本和离子迁移谱整体重量，更便于在火灾/爆炸事故现场使用；
20、3.凝胶分子链中含有大量的磷、氮、硅阻燃元素，具有本质阻燃作用；发生火灾事故时，凝胶分子链中的磷、氮元素具有气相阻燃作用，可降低溴代正庚烷的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种缓释本质安全型掺杂剂，其特征在于，结构如式I所示：
2.权利要求1所述的一种缓释本质安全型掺杂剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种缓释本质安全型掺杂剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，丙烯酰氯与溴代正庚烷的质量比为(1％～30％)：(70％～99％)，丙烯酰氯与偶氮二甲酰胺的摩尔比为1:(1～1.5)。
4.根据权利要求2所述的一种缓释本质安全型掺杂剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，1-甲基咪唑与3-溴基-1-丙烯摩尔比为1:(1～1.5)；3-溴基-1-丙烯的乙腈溶液质量浓度为10％～80％，室温搅拌时间为1-6h，回流时间为5-12h，1-甲基-3-烯丙基咪唑溴盐与六氟磷酸钾的摩尔比为1:(1～1.2)。
5.根据权利要求2所述的一种缓释本质安全型掺杂剂的制备方法，其特征在于，所述不步骤(3)中含氢硅油中硅氢基团的摩尔含量与N-丙烯酰二氮烯-1,2-二甲酰亚胺、丙烯酸、1-甲基-3-烯丙基咪唑六氟磷酸盐三者总摩尔含量比为1：1，反应温度为80℃，反应时间为8-72h。<...
【技术特征摘要】
1.一种缓释本质安全型掺杂剂，其特征在于，结构如式i所示：
2.权利要求1所述的一种缓释本质安全型掺杂剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种缓释本质安全型掺杂剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，丙烯酰氯与溴代正庚烷的质量比为(1％～30％)：(70％～99％)，丙烯酰氯与偶氮二甲酰胺的摩尔比为1:(1～1.5)。
4.根据权利要求2所述的一种缓释本质安全型掺杂剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，1-甲基咪唑与...
【专利技术属性】
技术研发人员：王柏，刘术军，徐芷芊，
申请(专利权)人：应急管理部沈阳消防研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。