一种具有检测甲醛效应的聚乙烯醇膜材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料及其制备方法，首先合成聚合物P(St-alt-Man)及甲醛探针分子KD-XA01，通过大分子自组装技术获得负载有探针分子的P(St-alt-Man)纳米粒子溶液，将其加入到聚乙烯醇成膜液中，流涎法制得具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料。
【专利说明】一种具有检测甲醛效应的聚乙烯醇膜材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子膜材料与化学传感器领域，具体涉及一种具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]甲醛在常温下为具有刺激性和窒息性的无色气体，对人身体伤害极大，是日益受到重视的环境污染物之一，在我国有毒化学品优先控制名单，甲醛居第二位。因此建立易操作，精密度高的甲醛测定方法尤其重要。检测甲醛最常用的方法是比色法，又可以分为变色酸法，乙酰丙酮法，AHMT比色法等；国家标准中检测纺织品，食品，空气中甲醛的首选方法就是比色法，其中又以乙酰丙酮法的应用最广泛。近年来，随着检测技术的进步，检测仪器商品化程度的提高，气相色谱，高效液相色谱以及气质联用等灵敏，快捷的检测方法也被应用到了甲醛的检测中。然而，以上的检测方法操作繁琐，专业性强，不适合普通人使用。
[0003]甲醛试纸是一种比较便捷的检查甲醛的方法，其操作简单，甲醛试纸中起检测作用的是对甲醛敏感的小分子化合物，然而小分子化合物具有一定迁移性，长时间存放后随着小分子化合物的迁移，其检测效果必然会降低，使用周期也会缩短。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料及其制备方法，解决现有甲醛传感器操作繁琐、使用周期短等问题。
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分:聚乙烯醇水溶液8-9份，负载探针分子的P (St-alt-Man)纳米粒子溶液1-2份，
`[0006]所述负载探针分子的P (St-alt-Man)纳米粒子溶液由以下方法制得:
[0007](I)合成探针分子KD-XAOl
[0008]将3.24gl-苯基-1，3- 丁二酮溶于60ml苯中，加入醋酸铵3.08g和乙酸Iml，在氮气氛围中80°C下回流12小时得到产物，将反应物洗涤、干燥，并除去溶剂；(2)合成聚合物P(St-alt-Man)
[0009]称取6.24g苯乙烯，7.06g马来酸酐溶解于180ml甲苯中，加入0.06gAIBN，通N215min，密封，油浴65°C下反应20h.产物抽滤并用热甲苯淋洗，再溶于丙酮，用甲苯沉淀分离.反复溶解沉淀三次后，于30°C真空烘箱中烘干得到P (St-alt-Man)；
[0010](3)自组装制备纳米粒子溶液
[0011]称取P (St-alt-Man) 0.5g, KD-XAOl 0.03g，溶于 IOml 的 DMF 中，剧烈搅拌，同时缓慢滴加超纯水，当出现蓝色乳光时，将此溶液在搅拌下缓慢滴加于100mL超纯水中，得到该纳米粒子溶液。
[0012]其中，聚乙烯醇水溶液质量浓度为4_8%。
[0013]上述具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料的制备方法包括以下步骤:[0014](I)合成探针分子KD-XAOl
[0015]将3.24gl-苯基-1，3- 丁二酮溶于60ml苯中，加入醋酸铵3.08g和乙酸Iml，在氮气氛围中80°C下回流12小时得到产物，将反应物洗涤、干燥，并除去溶剂；(2)合成聚合物P(St-alt-Man)
[0016]称取6.24g苯乙烯，7.06g马来酸酐溶解于180mL甲苯中，加入0.06gAIBN，通N2气15min，密封，油浴65°C下反应20h.产物抽滤并用热甲苯淋洗，再溶于丙酮，用甲苯沉淀分离.反复溶解沉淀三次后，于30°C真空烘箱中烘干得到P (St-alt-Man)；
[0017](3)自组装制备纳米粒子溶液
[0018]称取P (St-alt-Man) 0.5g, KD-XAOl 0.03g，溶于 IOml 的 DMF 中，剧烈搅拌，同时缓慢滴加超纯水，当出现蓝色乳光时，将此溶液在搅拌下缓慢滴加于100mL超纯水中，得到该纳米粒子溶液；[0019](4)制备聚乙烯醇膜
[0020]称取聚乙烯醇水溶液8-9份，负载探针分子的P (St-alt-Man)纳米粒子溶液1_2份，搅拌下混合均匀得成膜液，将成膜液均匀倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱中，48小时后取出揭膜。
[0021]本发明的有益效果:本专利发明了一种薄膜传感器，成膜基质为高分子材料聚乙烯醇，在成膜液中添加对甲醛敏感的纳米粒子溶液，该纳米粒子以双亲共聚物P (St-alt-Man)为载体，对探针分子有良好的稳定作用，可克服探针分子迁移的缺点。而且聚合物P (St-alt-Man)中马来酸酐基元赋予纳米粒子表面的极性基团羧基能够与聚乙烯醇链段上的羟基形成分子间氢键作用，达到体系良好的相容性。制得的薄膜材料为一种薄膜传感器，使用简便，可将甲醛的存在与否转换成颜色信号表达出来，进行定性分析，同时可通过颜色深浅来判断甲醛含量高低，也可将膜借助仪器表征，进行定量分析。
【专利附图】
【附图说明】:
[0022]图1探针分子KD-XAOl核磁谱图
[0023]图2聚合物P (St-alt-Man)核磁谱图
[0024]图3负载探针分子的P (St-alt-Man)纳米粒子透射电镜图
[0025]图4膜材料对甲醛检测效果
【具体实施方式】
[0026]以下利用实施例进一步详细说明本发明，但不能认为是限定发明的范围。
[0027]实施例1
[0028]配置质量浓度为4%的聚乙烯醇水溶液，称取4g聚乙烯醇96g水中，搅拌溶解。(I)合成探针分子KD-XAOl
[0029]将3.24gl-苯基-1，3- 丁二酮溶于60ml苯中，加入醋酸铵3.08g和乙酸Iml，在氮气氛围中80°C下回流12小时得到产物，将反应物洗涤、干燥，并除去溶剂；(2)合成聚合物P(St-alt-Man)
[0030]称取6.24g苯乙烯，7.06g马来酸酐溶解于180mL甲苯中，加入0.06gAIBN，通N215min，密封，油浴65°C下反应20h.产物抽滤并用热甲苯淋洗，再溶于丙酮，用甲苯沉淀分离.反复溶解沉淀三次后，于30°C真空烘箱中烘干得到P (St-alt-Man)；
[0031](3)制备纳米粒子溶液
[0032]称取P (St-alt-Man) 0.5g, KD-XAOl 0.03g，溶于 IOml 的 DMF 中，剧烈搅拌，同时缓慢滴加超纯水，当出现蓝色乳光时，将此溶液在搅拌下缓慢滴加于100mL超纯水中，得到该纳米粒子溶液；
[0033](4)制备聚乙烯醇膜
[0034]称取聚乙烯醇水溶液9份，负载探针分子的P (St-alt-Man)纳米粒子溶液1份，搅拌下混合均匀得成膜液，将成膜液均匀倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱中，48小时后取出揭膜。
[0035]实施例2
[0036]配置质量浓度为5%的聚乙烯醇水溶液，称取5g聚乙烯醇95g水中，搅拌溶解。(I)合成探针分子KD-XAOl
[0037]将3.24gl-苯基-1，3- 丁二酮溶于60ml苯中，加入醋酸铵3.08g和乙酸Iml，在氮气氛围中80°C下回流12小时得到产物，将反应物洗涤、干燥，并除去溶剂；(2)合成聚合物P(St-alt-Man)
[0038]称取6.24g苯乙烯，7.06g马来酸酐溶解于180mL甲苯中，加入0.06gAIBN,通N2气15min，密封，油浴65°C下反应20h.产物抽滤并用热甲苯淋洗，再溶于丙酮，用甲苯沉淀分离.反复溶解沉淀三次后，于30°C真空烘箱中烘干得到P (St-alt-Man)；
[0039](3)制备纳米粒子溶液
[0040]称取P (St-alt-Man) 0.5g, KD-XAOl 0.03g，溶于 IOml 的 DMF 中，剧烈搅拌，同时缓慢滴加超纯水，当出现蓝色乳光时，将此溶液在搅拌下缓慢滴加于100mL超纯水中，得到该纳米粒子溶液；
[0041](4)制备聚乙烯醇膜
[0042]称取聚乙烯醇水溶液8份，负载探针分子的P (St-alt-Man)纳米粒子溶液2份，搅拌下混合均匀得成膜液，将成膜液均匀倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱中，48小时后取出揭膜。
[0043]实施例3
[0044]配置质量浓度为8%的聚乙烯醇水溶液，称取8g聚乙烯醇92g水中，搅拌溶解。(I)合成探针分子KD-XAOl
[0045]将3.24gl-苯基-1，3- 丁二酮溶于60ml苯中，加入醋酸铵3.08g和乙酸Iml，在氮气氛围中80°C下回流12小时得到产物，将反应物洗涤、干燥，并除去溶剂；(2)合成聚合物P(St-alt-Man)
[0046]称取6.24g苯乙烯，7.06g马来酸酐溶解于180mL甲苯中，加入0.06gAIBN,通N2气15min，密封，油浴65°C下反应20h.产物抽滤并用热甲苯淋洗，再溶于丙酮，用甲苯沉淀分离.反复溶解沉淀三次后，于30°C真空烘箱中烘干得到P (St-alt-Man)；
[0047](3)制备纳米粒子溶液
[0048]称取P (St-alt-Man) 0.5g, KD-XAOl 0.03g，溶于 IOml 的 DMF 中，剧烈搅拌，同时缓慢滴加超纯水，当出现蓝色乳光 时，将此溶液在搅拌下缓慢滴加于100mL超纯水中，得到该纳米粒子溶液；[0049](4)制备聚乙烯醇膜
[0050]称取聚乙烯醇水溶液9份，负载探针分子的P (St-alt-Man)纳米粒子溶液1份，搅拌下混合均匀得成膜液，将成膜液均匀倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱中，48小时后取出 揭膜。
【权利要求】
1.一种具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分:聚乙烯醇水溶液8-9份，负载探针分子的P(St-alt-Man)纳米粒子溶液1_2份， 所述负载探针分子的P(St-alt-Man)纳米粒子溶液由以下方法制得: (I)合成探针分子KD-XAOl 将3.24gl-苯基-1，3- 丁二酮溶于60ml苯中，加入醋酸铵3.08g和乙酸1ml，在氮气氛围中80°C下回流12小时得到产物，将反应物洗涤、干燥，并除去溶剂；(2)合成聚合物P(St-alt-Man) 称取6.24g苯乙烯，7.06g马来酸酐溶解于180mL甲苯中，加入0.06gAIBN，通N215min，密封，油浴65°C下反应20h，产物抽滤并用热甲苯淋洗，再溶于丙酮，用甲苯沉淀分离，反复溶解沉淀三次后，于30°C真空烘箱中烘干得到P (St-alt-Man)； (3)自组装制备纳米粒子溶液 称取P (St-alt-Man) 0.5g, KD-XAOl 0.03g，溶于IOml的DMF中，剧烈搅拌，同时缓慢滴加超纯水，当出现蓝色乳光时，将此溶液在搅拌下缓慢滴加于100mL超纯水中，得到该纳米粒子溶液。
2.如权利要求1所述的具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料，其特征在于:聚乙烯醇水溶液质量浓度为4-8%，优选为4%。
3.如权利要求1或2所述的具有甲醛检测效应的聚乙烯醇膜材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤:` (1)合成探针分子KD-XAOl 将3.24gl-苯基-1，3- 丁二酮溶于60ml苯中，加入醋酸铵3.08g和乙酸Iml，在氮气氛围中80°C下回流12小时得到产物，将反应物洗涤、干燥，并除去溶剂； (2)合成聚合物P (St-alt-Man) 称取6.24g苯乙烯，7.06g马来酸酐溶解于180mL甲苯中，加入0.06gAIBN，通N215min，密封，油浴65°C下反应20h，产物抽滤并用热甲苯淋洗，再溶于丙酮，用甲苯沉淀分离，反复溶解沉淀三次后，于30°C真空烘箱中烘干得到P (St-alt-Man)； (3)自组装制备纳米粒子溶液 称取P (St-alt-Man) 0.5g, KD-XAOl 0.03g，溶于IOml的DMF中，剧烈搅拌，同时缓慢滴加超纯水，当出现蓝色乳光时，将此溶液在搅拌下缓慢滴加于100mL超纯水中，得到该纳米粒子溶液； (4)制备聚乙烯醇膜 称取聚乙烯醇水溶液8-9份，负载探针分子的P (St-alt-Man)纳米粒子溶液1_2份，搅拌下混合均匀得成膜液，将成膜液均匀倒在成膜器上，流涎成膜，放入40°C烘箱中，48小时后取出揭膜。
【文档编号】G01N33/00GK103865217SQ201410093477
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】白绘宇, 李育飞, 葛云龙, 刘晓亚 申请人:江南大学