專利名稱：一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅氧烷氣敏材料技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
有機(jī)磷化合物是一類能夠作用于生物體內(nèi)乙酰膽堿酯酶，使其失去活性，而導(dǎo)致其中樞神經(jīng)以及外周膽堿神經(jīng)系統(tǒng)功能嚴(yán)重紊亂的神經(jīng)抑制類化合物，具有殺傷力強(qiáng)、作用速度快、且難于防護(hù)的特點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于殺蟲劑和化學(xué)武器。對(duì)有機(jī)磷有毒物質(zhì)的偵檢與分析一直是世界各國環(huán)境監(jiān)測與防化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在適合于現(xiàn)場檢測的多種技術(shù)中，聲表面波傳感器技術(shù)最受關(guān)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(fā)已成為目前化學(xué)傳感器領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。端基含有六氟異丙醇敏感官能團(tuán)的硅氧烷氣敏材料以其獨(dú)特的端基吸電子結(jié)構(gòu)，較強(qiáng)的給質(zhì)子能力，而被廣泛地用作檢測有機(jī)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(jié)構(gòu)式為
R1
——O-^(Z)
R2
其中R1或R2中至少有一個(gè)是烷基或烯基或炔基或芳基基團(tuán)，并在基團(tuán)的末端連接鹵代醇或鹵代酚，其中，大多數(shù)的鹵代醇就是六氟異丙醇。上述美國專利保護(hù)的典型材料為SXFA，2007年，天津大學(xué)王超宇在碩士論文《SAW化學(xué)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(jìn)行氟代反應(yīng)，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
OH
CF於 CF3
Zch.. Sm
CH.,O/
Xi'In I 、， rcf I
LijI ".I:
如上所述，目前在合成端基含有六氟異丙醇敏感官能團(tuán)的硅氧烷氣敏材料時(shí)，都是首先合成端基含有雙鍵的硅氧烷中間體，最后再進(jìn)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?dú)怏w為原料。通常的操作方法是首先用液氮將六氟丙酮?dú)怏w液化，再倒入高壓釜中與聚合物中間體混合，關(guān)閉高壓釜升溫進(jìn)行反應(yīng)。液化的六氟丙酮在轉(zhuǎn)移的過程中，不可避免地會(huì)汽化泄露而進(jìn)入環(huán)境中，嚴(yán)重污染環(huán)境并威脅操作人員的生命健康。因此，研究與開發(fā)一種對(duì)操作人員及環(huán)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(tuán)制備硅氧烷氣敏材料的方法具有非常重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(tuán)制備硅氧烷氣敏材料的方法，該方法能克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，得到的含有六氟異丙醇敏感官能團(tuán)的硅氧烷氣敏材料其合成裝置簡單，易操作，而且對(duì)操作人員健康及環(huán)境的威脅均較小。本發(fā)明所提出的技術(shù)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(fā)明所提供的一種娃氧燒氣敏材料的低毒合成方法，是利用娃氫加成反應(yīng)在含氫硅氧烷上生長含有六氟異丙醇分子的側(cè)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(fā)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(fā)明所提供的一種娃氧燒氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，含氫娃氧烷的分子量為500 10000。按照本發(fā)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?dú)獗Ｗo(hù)下常溫?cái)嚢璺磻?yīng)；
(2)反應(yīng)24 48h后，加入活性炭繼續(xù)攪拌2 4h，去除活性炭和溶劑，得到含有六氟異丙醇官能團(tuán)的硅氧烷氣敏材料。按照本發(fā)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(I)中2-烯烷基六氟異丙醇和含氫硅氧烷的質(zhì)量比為3:1 4:1。 按照本發(fā)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(I)中的催化劑為二乙烯基四甲基二硅氧烷鉬配合物。按照本發(fā)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(I)所述的溶劑為甲苯。按照本發(fā)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(tuán)的硅氧烷氣敏材料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的目的是在有機(jī)氣敏材料中引入六氟異丙醇官能團(tuán)，以前的方法都是采用六氟丙酮為原料進(jìn)行最后的官能化反應(yīng)，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是采用2-烯烷基六氟異丙醇代替六氟丙酮，如2-乙烯基六氟異丙醇、2-丙烯基六氟異丙醇等，這樣的化工原料有市售的商品，不需要自己合成，在其分子結(jié)構(gòu)中，已經(jīng)包含了完整的六氟異丙醇官能團(tuán)。2-烯烷基六氟異丙醇與劇毒的六氟丙酮?dú)怏w相比，毒性大為降低；更重要的是它是一種液體，因此比氣態(tài)的六氟丙酮容易操作和控制，很好地解決了人員安全問題。而且，合成可以在常溫下在常規(guī)的燒瓶中進(jìn)行，不僅裝置得以大大簡化，而且避免了高壓釜爆炸的潛在威脅。
圖I為一種含有六氟異丙醇取代基支鏈的聚硅氧烷氣敏材料的結(jié)構(gòu)式；
圖2為含有六氟異丙醇取代基支鏈的聚硅氧烷氣敏材料在I 49ppm濃度下對(duì)甲基膦酸二甲酯的實(shí)時(shí)頻率響應(yīng)曲線；
圖3為本發(fā)明方法的反應(yīng)方程式。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
本發(fā)明所述的一種娃氧燒氣敏材料的低毒合成方法
(1)將含氫硅氧烷、2-烯烷基六氟異丙醇、催化劑及溶劑在氮?dú)獗Ｗo(hù)下常溫?cái)嚢璺磻?yīng)；
(2)反應(yīng)24 48h后，加入活性炭繼續(xù)攪拌2 4h，去除活性炭和溶劑，得到含有六氟異丙醇官能團(tuán)的硅氧烷氣敏材料。實(shí)施例I
在該實(shí)施例中，合成的是一種含有六氟異丙醇取代基的線性聚甲基氫硅氧烷，其結(jié)構(gòu)如圖I所示，反應(yīng)方程式可表示為
權(quán)利要求
1.一種娃氧燒氣敏材料的低毒合成方法，是利用娃氫加成反應(yīng)在含氫娃氧燒上生長含有六氟異丙醇分子的側(cè)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 — 0H，其中，n 介于 O 3 之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種娃氧燒氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，含氫娃氧烷為小分子或線性聚合物或超支聚合物中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種娃氧燒氣敏材料的低毒合成方法,其特征在于，含氫娃氧烷的分子量為500 10000。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種娃氧燒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?dú)獗Ｗo(hù)下常溫?cái)嚢璺磻?yīng)； (2)反應(yīng)24 48h后，加入活性炭繼續(xù)攪拌2 4h，去除活性炭和溶劑，得到含有六氟異丙醇官能團(tuán)的硅氧烷氣敏材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，步驟(I)中2-烯烷基六氟異丙醇和含氫硅氧烷的質(zhì)量比為3:1 4: I。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，其特征在于，步驟(I)中的催化劑為二乙烯基四甲基二硅氧烷鉬配合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述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。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述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，采用過濾除去活性炭，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(tuán)的硅氧烷氣敏材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅氧烷氣敏材料的低毒合成方法，是以常溫下為液態(tài)的2-烯烷基六氟異丙醇為原料，在二乙烯基四甲基二硅氧烷鉑配合物催化下，與含氫硅氧烷經(jīng)加成反應(yīng)制得，從而避免了使用毒性很大、常溫下為氣態(tài)的六氟丙酮。該制備方法簡單，易于操作，反應(yīng)條件溫和，實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求較低，材料毒性較小，可簡單、實(shí)用、高效地在含氫硅氧烷的硅氫鍵上引入六氟異丙醇取代基。
文檔編號(hào)C07F7/08GK102634030SQ20121012262
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者杜曉松, 王洋, 蔣亞東 申請人:電子科技大學(xué)