專(zhuān)利名稱(chēng)：一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種響應(yīng)傳感型微納米纖維及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚希夫堿PolySchiff base (簡(jiǎn)稱(chēng)PSB，亦稱(chēng)為聚甲亞胺，polyazomethine)屬于高 性能材料，具有優(yōu)良的耐熱性、力學(xué)性能，而且由于具有光電子、非線(xiàn)性光學(xué)性與磁學(xué)性能 而備受關(guān)注，在非線(xiàn)性光學(xué)、二次電池、電色顯示及固體電容器方面都有誘人的應(yīng)用前景。 聚希夫堿的酸致變色特性，可以達(dá)到光開(kāi)關(guān)作用，在信息存儲(chǔ)與傳感等方面有潛在的應(yīng)用 前景。然而，聚希夫堿薄膜用于酸致變色具有靈敏度不太高，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。納米纖維由于具有極小的直徑及極大的比表面積/體積比的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其表面能 和活性增大，在光、熱、磁、電等方面的性質(zhì)與體材料明顯不同，出現(xiàn)許多新奇特性，因此納 米材料的研究受到了材料學(xué)家的高度重視。將聚希夫堿制成聚希夫堿/聚合物納米纖維， 該納米纖維在酸性的氣體或酸性溶液的作用下由黃色變?yōu)樯罴t色，在堿的氣體或溶液作用 下，又可恢復(fù)到原來(lái)的顏色，并可在多次可逆循環(huán)進(jìn)行。利用這種性能，該類(lèi)微(納)米纖 維可用作傳感器、警示等用途。聚合物納米纖維的制備方法有靜電紡絲法，復(fù)合紡絲法，電子噴絲法，生物合成 法，化學(xué)合成法等。靜電紡絲(electrospirming)是上世紀(jì)三十年代發(fā)現(xiàn)的制備高分子超 細(xì)纖維的方法。用靜電紡絲法制備的電紡絲，具有質(zhì)地均勻，表面光滑和厘米以上長(zhǎng)度、納 米級(jí)半徑等優(yōu)點(diǎn)。靜電紡絲作為一種簡(jiǎn)單而通用的制備納米纖維的方法，已引起了越來(lái)越 多的關(guān)注，世界各國(guó)的纖維工作者正在對(duì)此技術(shù)的應(yīng)用方面做更深入的研究。由納米纖維 制得的無(wú)紡布，具有孔隙率高、比表面積大、纖維精細(xì)程度與均一性高、長(zhǎng)徑比大等優(yōu)點(diǎn)，從 而賦予了靜電紡絲纖維廣泛的應(yīng)用前景，在國(guó)內(nèi)外引起了廣泛的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有聚希夫堿薄膜用于酸致變色具有靈敏度不高，反應(yīng) 時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了 PH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維，直徑在10納米至2微米之間，是由聚希 夫堿溶解于聚合物溶液中形成的紡絲液，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備而成；所述聚希夫堿為以 二氨基三苯胺為反應(yīng)單元，與芳香性二胺單體進(jìn)行縮聚得到聚合物；所述聚合物溶液是將 具有靜電紡絲性能的聚合物溶解于有機(jī)溶劑中得到的；其中聚合物質(zhì)量與有機(jī)溶劑體積的 比例為Ig IOmL 15mL，聚希夫堿與聚合物的質(zhì)量比為1 3 19。所述具有靜電紡絲性能的聚合物為聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚 丙烯腈(PAN)和聚碳酸酯(PC)中的一種或者其中幾種的混合物；所述有機(jī)溶劑為三氯甲 烷、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、苯、甲苯、二氯乙烷和四氫呋喃中的一種或者其中幾種的 混合物。所述聚希夫堿的結(jié)構(gòu)式為下述十一種(其中η = 4 12)
權(quán)利要求
一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維，其特征在于pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的直徑在10納米至2微米之間，是由聚希夫堿溶解于聚合物溶液中形成的紡絲液，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備而成；所述聚希夫堿為以二氨基三苯胺為反應(yīng)單元，與芳香性二胺單體進(jìn)行縮聚得到聚合物；所述聚合物溶液是將具有靜電紡絲性能的聚合物溶解于有機(jī)溶劑中得到的；其中聚合物質(zhì)量與有機(jī)溶劑體積的比例為1g∶10mL～15mL，聚希夫堿與聚合物的質(zhì)量比為1∶3～19。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維，其特征在于所述聚希夫 堿的結(jié)構(gòu)式為
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維，其特征在于所述 具有靜電紡絲性能的聚合物為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈和聚碳酸酯中的一 種或者其中幾種的混合物；所述有機(jī)溶劑為三氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、苯、甲 苯、二氯乙烷和四氫呋喃中的一種或者其中幾種的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的一種PH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的制備方法，其特征在于 PH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的制備方法是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的一、按Ig聚合物加入 IOmL 15mL有機(jī)溶劑的比例，稱(chēng)取聚合物和有機(jī)溶劑，并將稱(chēng)取的聚合物加入到有機(jī)溶劑 中，溶解后得到聚合物溶液，所述聚合物為具有靜電紡絲性能的聚合物；二、將聚希夫堿加 入步驟一的聚合物溶液中，攪拌4 12h，得到紡絲液，控制聚希夫堿與步驟一的聚合物的 質(zhì)量比為1 3 19，其中所述聚希夫堿為以二氨基三苯胺為反應(yīng)單元，與芳香性二胺單體 進(jìn)行縮聚得到聚合物；三、在室溫條件下，把步驟二的紡絲液放入注射器并連接高壓電源的 電極，收集極連接對(duì)電極，在電壓10 30kV，噴頭到收集極距離為5 30cm的條件下，進(jìn)行 電紡，即得PH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的制備方法，其特征在于 步驟一中所述聚合物為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈和聚碳酸酯中的一種或者 其中幾種的混合物；所述有機(jī)溶劑為三氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、苯、甲苯、二 氯乙烷和四氫呋喃中的一種或者其中幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的制備方法，其特征 在于步驟二中聚希夫堿的結(jié)構(gòu)式為
7.如權(quán)利要求1所述的一種PH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的應(yīng)用，其特征在于PH顏 色響應(yīng)傳感型微納米纖維應(yīng)用于pH顏色響應(yīng)傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的應(yīng)用，其特征在于向 PH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維中通入酸性氣體Gl或者酸性溶液G3，經(jīng)過(guò)0. 5s ls，pH顏 色響應(yīng)傳感型微納米纖維變色，然后再通入堿性氣體G2，pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維又恢復(fù)為原始顏色。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的應(yīng)用，其特征在于 所述酸性氣體Gl為HCl、HBr、HCL04揮發(fā)氣體、HCOOH氣體、CH3COOH氣體、碘蒸氣、甲基苯磺 酸蒸氣、樟腦磺酸蒸氣、酰氯蒸氣或者氯磺酸蒸氣，所述酸性溶液G3是酸性氣體Gl溶于溶 劑得到的對(duì)應(yīng)的溶液中的一種或者FeCl3溶液，溶劑為水或者有機(jī)溶劑；堿性氣體G2為氨 氣、甲胺或者胼氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種PH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維的應(yīng)用，其特征在 于所述酸性氣體Gl為HC1，堿性氣體G2為氨氣。
全文摘要
一種pH顏色響應(yīng)傳感型微納米纖維及其制備方法和應(yīng)用，涉及一種響應(yīng)傳感型微納米纖維及其制備方法和應(yīng)用，解決現(xiàn)有聚希夫堿薄膜用于酸致變色具有靈敏度不高，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。微納米纖維直徑在10納米至2微米之間，是由紡絲液通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備而成。制備方法首先將聚希夫堿溶于聚合物溶液制備紡絲液，然后通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備而成。微納米纖維應(yīng)用于pH顏色響應(yīng)傳感器。本發(fā)明微納米纖維分布均勻，呈束狀纖維或者氈狀薄膜；具有pH顏色響應(yīng)靈敏，變色反應(yīng)時(shí)間短，0.5s～1s的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)0.1～10000ppm的響應(yīng)物質(zhì)就有明顯的顏色響應(yīng)。制備方法在室溫下完成，制備時(shí)間短，操作方便，能耗低，便于實(shí)用。
文檔編號(hào)D01F6/54GK101962823SQ20101029686
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者吳洪, 孫立國(guó), 張坤, 牛海軍, 白續(xù)鐸, 郝麗娜 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)