[發明專利]一種對聚合物多老化路徑的可視化識別及定量分析方法

有效

• 申請號: 202110209074.6
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113030039B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 田銳;呂超;張澤坤;段雪
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種對聚合物多老化路徑的可視化識別及定量分析方法，其特征在于，為多種老化條件下多老化路徑的可視化識別及定量分析方法，以及各條件對不同老化路徑的影響，包括以下步驟：

(1)熒光探針分子的選擇及溶液配制；

聚合物材料A發生一種或多種老化反應，表現為產生多種不同的官能團；根據聚合物在不同老化條件下產生的不同基團，選擇將各個基團特異性識別的、具有不同熒光發射波長的探針分子制備成不同的染色溶液，以不同顏色的熒光發射區分產生的官能團；

(2)熒光探針分子的特異性識別研究

為了驗證熒光探針分子對各種基團的特異性響應能力，將配制的熒光分子分別加入已知組成、含有一種特定官能團的聚合物B中，并對固定波長處熒光信號進行采集，驗證熒光分子的特異性靶向識別；

(3)聚合物老化試驗

將待檢測的聚合物材料A進行老化，設置的老化環境中各條件包括：設置溫度、濕度、氧氣含量、光照強度中的至少兩個條件，對聚合物材料A進行不同時間老化處理；

(4)老化聚合物材料A的熒光標記

根據步驟(3)中聚合物材料A老化條件分析其可能產生的官能團，將聚合物材料A先后浸潤于步驟(1)配制好的對不同基團響應的熒光探針分子溶液中，超聲處理2-30min，使得老化生成的特色官能團與熒光探針分子進行染色反應，染色后將聚合物材料置于可溶解熒光探針分子的溶劑中超聲2-10min洗去多余未反應分子；經過熒光染色標記的聚合物材料A干燥后待熒光信號檢測；

(5)老化聚合物材料的多通道、三維成像及老化路徑分析

采用激光掃描共聚焦顯微鏡對染色后的聚合物材料A進行成像觀察：分別采用不同波長激光對聚合物材料A中的熒光探針分子進行激發，調節發射波長接收范圍分別對不同熒光發射波長的信號進行采集；在不同激發波長的激發下，選擇多通道對聚合物老化位點的信號進行采集，并實現三維成像；由于不同通道采集的信號代表不同熒光分子，即代表不同的官能團，則根據不同通道采集的熒光體積、面積、深度對聚合物材料A發生的反應、進行的老化路徑進行分析；

(6)不同老化條件下聚合物材料的老化程度及反應速率定量分析

通過三維成像結果獲取定量信息，對不同條件下同時發生的n個老化反應分別進行分析，每一個老化反應產生官能團的成像體積V_n、面積S_n、深度D_n進行定量分析，根據V_n、S_n、D_n的變化量計算不同維度上老化反應程度f_n；對這些所有的老化反應的動力學過程分別進行擬合，獲得動力學方程以及反應速率常數k_n；

(7)不同老化條件對聚合物多老化路徑的調控

調整不同的老化條件，為濕度、溫度、光照、氧氣量中的一種或幾種，對V_n、S_n、D_n、k_n、f_n的變化進行比較，發掘影響各個反應的關鍵條件；基于各個老化條件建立聚合物材料A老化定量分析模型，預測聚合物材料A壽命。

2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)選擇藍色熒光、綠色熒光、紅色熒光中的一種分子識別熱解老化產生的羥基，選擇藍色熒光、綠色熒光、紅色熒光中的另一種熒光分子識別水解產生的羧基，選擇藍色熒光、綠色熒光、紅色熒光中的剩下的一種分子識別水解產生的氨基基團；配制藍、綠、紅色熒光的探針分子溶液，可以實現對聚酰亞胺中羥基、羧基、氨基的同時標記及分析。

3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中設置溫度20-400℃、濕度20-99％、氧氣含量0-99％、光照強度0.05-2.00W/m²/nm。

4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)藍光區域選擇接收范圍為430-470nm，綠光區域選擇接收范圍為510-550nm，橙光區域選擇接收范圍為560-600nm，紅光選擇接收范圍為620-650nm。

5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)聚合物材料A選用聚酰亞胺類、聚酰胺類、聚烯烴中的一種或幾種。