专利名称：一种功能性聚合物及其制备和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机高分子传感材料和环境污染检测领域，具体涉及一种用于大气中挥发性有机化合物的识别和检测以及化学传感器的功能性聚合物及其制备和应用。
背景技术：
最近20多年来，粗放式的经济增长造成我国国民经济高速发展的同时也严重污染了自然环境。各种环境污染物进入水、土壤、大气环境，不仅污染自然环境，而且危害人类生存和健康。在大气污染中，挥发性有机化合物是其中一类重要的污染源。近十几年来，有机气体的检测传感体系是研究的一个热点问题。所以大气中挥发性有机化合物的识别和检测对早期环境污染监测有重要意义。如今太阳能的利用越来越多，太阳能电池是将太阳能用于造福人类的一种重要工具。而在太阳能电池的生产过程中会产生多种污染物。例如太阳能电池背膜生产过程中就用到了多种挥发性有机化合物，其中最主要的有甲苯、对二甲苯、丁醇、醋酸丁酯这四种有机物溶剂，产生了大量污染性有机气体。目前有机气体的检测方法有很多种，最可靠和最标准的环境中分析挥发性有机化合物的方法仍然是用固体吸附剂吸附之后带回实验室运用各种分析方法分析，例如气质联用、红外等。这些分析方法虽然可靠有效，但是必须进行样品采集，而且费时耗钱。石英晶体微天平仪具有高度的灵敏性，能够对石英晶片表面微痕量物质的变化产生响应。运用它来检测吸附有机挥发性气体不仅能提高检测灵敏度，而且能缩短检测时间，进行实时实地分析。中国专利CN 101605888中公开了一种使用转化的贝利不动杆菌ADPI作为生物传感器检测甲苯和二甲苯的方法。该方法虽然能够鉴定特定化合物，但是需要采用克隆基因等繁琐的生物手段，对技术人员的专业知识要求较高。同时，构造这种常规可诱导的细菌生物传感器的时间较长，一般需要两三天。公开号为CN 101034077A的中国专利申请公开了一种压电晶体气体传感器的制备方法，其利用石英晶体微天平的电学参数来探测与晶体表面相接触气氛的浓度。尽管其精确度高、灵敏度高，但是它对晶片上下金属电极的直径和厚度有较高要求，必须按照要求的频率来选择。此外，电极表面涂敷的聚合物层必须是电导率高的聚合物。故制备此类传感器的过程较复杂，制备工艺要求较高。因此，寻求一种更为简单快速的定性定量技术来鉴定大气中可能存在的有机气体污染物成为现在越来越关注的热点问题。
发明内容
本发明提供了一种功能性聚合物及其制备和应用，该功能性聚合物可以用于检测空气中的微量对二甲苯气体污染物。一种功能性聚合物，是由下列式Ml所示的对氯甲基苯乙烯结构单元和式M2所示的甲基丙烯酸甲酯结构单元组成的重均分子量为21000-32000的无规共聚物，所述的无规共聚物中，对氯甲基苯乙烯结构单元的摩尔百分含量为35% -65%,甲基丙烯酸甲酯结构单元的摩尔百分含量为35% -65% ；
权利要求
1. 一种功能性聚合物，是由以下式Ml所示的对氯甲基苯乙烯结构单元和式M2所示的甲基丙烯酸甲酯结构单元组成的重均分子量为21000-32000的无规共聚物，所述的无规共聚物中，对氯甲基苯乙烯结构单元的摩尔百分含量为35% -65%,甲基丙烯酸甲酯结构单元的摩尔百分含量为35% -65% ；MlM2。
2.如权利要求1所述的功能性聚合物的制备方法，包括以下步骤 以式M3所示的对氯甲基苯乙烯和式M4所示的甲基丙烯酸甲酯单体为原料，式M3所示的对氯甲基苯乙烯单体和式M4所示的甲基丙烯酸甲酯单体的摩尔比为1 2-3 2，在溶剂中加入引发剂和所述的两种单体，在无氧条件下进行共聚反应制得无规共聚物；所述的共聚反应的温度为60°C，共聚反应的时间为12-M小时，所述的引发剂为自由基类引发剂； M3M4。
3.如权利要求2所述的功能性聚合物的制备方法，其特征在于，所述的引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。
4.如权利要求2所述的功能性聚合物的制备方法，其特征在于，所述的引发剂的用量为单体总重量的0.01% -5%。
5.如权利要求2所述的功能性聚合物的制备方法，其特征在于，所述的引发剂的用量优选为单体总重量的0. 2% -3%。
6.如权利要求2所述的功能性聚合物的制备方法，其特征在于，所述的溶剂为四氢呋喃。
7.如权利要求2所述的功能性聚合物的制备方法，其特征在于，在所述的共聚反应完成后，对反应产物进行如下的纯化处理将所述的反应产物滴入石油醚中沉淀析出，经抽滤干燥至恒重。
8.如权利要求1所述的功能性聚合物在大气中有机气体污染物对二甲苯的识别、检测和化学传感器领域的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，将所述的功能性聚合物溶于有机溶剂制成共聚物溶液，将所述的共聚物溶液滴加到勻胶机上空白石英晶片的金电极表面，在所述的石英晶片的金电极表面旋涂成膜后烘干制得共聚物薄膜；再将表面旋涂有共聚物薄膜的石英晶片置于有待检测气体的气室，利用石英晶体微天平仪检测共振频率响应，反映待检测气体的浓度。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述的共聚物薄膜厚度为67nm-260nm。
全文摘要
本发明公开了一种功能性聚合物及其制备和应用，该功能性聚合物是由对氯甲基苯乙烯结构单元和甲基丙烯酸甲酯结构单元组成的重均分子量为21000-32000的无规共聚物；所述的无规共聚物中对氯甲基苯乙烯结构单元的摩尔百分含量为35％-65％，甲基丙烯酸甲酯结构单元的摩尔百分含量为35％-65％。该功能性聚合物由以式M3所示的对氯甲基苯乙烯和式M4所示的甲基丙烯酸甲酯单体在无氧条件下进行共聚反应制得。结合石英晶体微天平技术，本发明的功能性聚合物可应用于大气中挥发性有机化合物对二甲苯的识别、检测和化学传感器领域。
文档编号B01J20/30GK102161722SQ201110059380
公开日2011年8月24日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者张兴宏, 曹峥, 杜滨阳, 梅爱雄, 聂晶晶, 范潇, 陈天有 申请人:浙江大学