[發明專利]一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法

有效

• 申請號: 201210122624.1
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102634030A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 杜曉松;王洋;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C08G77/385
• 分類號: C08G77/385;C07F7/08
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本發明涉及硅氧烷氣敏材料技術領域，具體涉及一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法。

背景技術

有機磷化合物是一類能夠作用于生物體內乙酰膽堿酯酶，使其失去活性，而導致其中樞神經以及外周膽堿神經系統功能嚴重紊亂的神經抑制類化合物，具有殺傷力強、作用速度快、且難于防護的特點，因此被廣泛地應用于殺蟲劑和化學武器。對有機磷有毒物質的偵檢與分析一直是世界各國環境監測與防化領域的研究熱點。在適合于現場檢測的多種技術中，聲表面波傳感器技術最受關注。而聲表面波傳感器靈敏度的高低及選擇性的好壞主要是由傳感器敏感材料所決定。因此，傳感器敏感材料的研究與開發已成為目前化學傳感器領域研究的重點。

端基含有六氟異丙醇敏感官能團的硅氧烷氣敏材料以其獨特的端基吸電子結構，較強的給質子能力，而被廣泛地用作檢測有機磷毒氣的敏感材料。

美國專利6630560公開了一類聚硅氧烷類敏感材料，其結構式為：

其中R¹或R²中至少有一個是烷基或烯基或炔基或芳基基團，并在基團的末端連接鹵代醇或鹵代酚，其中，大多數的鹵代醇就是六氟異丙醇。

上述美國專利保護的典型材料為SXFA，2007年，天津大學王超宇在碩士論文《SAW化學傳感器膜材料SXFA的合成及吸附性能研究》中公布了SXFA的合成步驟，最后一步進行氟代反應，以毒性很大的六氟丙酮和支鏈含雙鍵的聚硅氧烷為原料，方程式如下：

如上所述，目前在合成端基含有六氟異丙醇敏感官能團的硅氧烷氣敏材料時，都是首先合成端基含有雙鍵的硅氧烷中間體，最后再進行端基的六氟異丙醇官能化。在官能化的這一步，都是以劇毒的六氟丙酮氣體為原料。通常的操作方法是首先用液氮將六氟丙酮氣體液化，再倒入高壓釜中與聚合物中間體混合，關閉高壓釜升溫進行反應。液化的六氟丙酮在轉移的過程中，不可避免地會汽化泄露而進入環境中，嚴重污染環境并威脅操作人員的生命健康。因此，研究與開發一種對操作人員及環境毒性小、合成裝置簡單、易于操作的在含氫硅氧烷中引入六氟異丙醇官能團制備硅氧烷氣敏材料的方法具有非常重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何提供一種在含氫硅氧烷中引入六氟異丙醇官能團制備硅氧烷氣敏材料的方法，該方法能克服現有技術中所存在的缺陷，得到的含有六氟異丙醇敏感官能團的硅氧烷氣敏材料其合成裝置簡單，易操作，而且對操作人員健康及環境的威脅均較小。

本發明所提出的技術問題是這樣解決的：提供一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于：

按照本發明所提供的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，是利用硅氫加成反應在含氫硅氧烷上生長含有六氟異丙醇分子的側鏈，其特征在于，系利用2-烯烷基六氟異丙醇和含氫硅氧烷為原料合成硅氧烷氣敏材料，2-烯烷基六氟異丙醇的分子式為：

CH₂＝CH－(CH₂)_n－C(CF₃)₂－OH，n介于0～3之間

按照本發明所提供的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，含氫硅氧烷為小分子或線性聚合物或超支聚合物中的一種。

按照本發明所提供的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，含氫硅氧烷的分子量為500～10000。

按照本發明所提供的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將含氫硅氧烷、2-烯烷基六氟異丙醇、催化劑及溶劑在氮氣保護下常溫攪拌反應；

（2）反應24～48h后，加入活性炭繼續攪拌2～4h，去除活性炭和溶劑，得到含有六氟異丙醇官能團的硅氧烷氣敏材料。

按照本發明所提供的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，步驟（1）中2-烯烷基六氟異丙醇和含氫硅氧烷的質量比為3:1～4:1。

按照本發明所提供的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，步驟（1）中的催化劑為二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑配合物。

按照本發明所提供的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，步驟（1）所述的溶劑為甲苯。

按照本發明所提供的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，步驟（2）中，過濾除去活性炭，減壓蒸餾蒸出溶劑，真空干燥后得到含有六氟異丙醇官能團的硅氧烷氣敏材料。

本發明與現有技術相比具有如下優點：