一種多氨基材料摻雜的甲醛氣體敏感膜制造技術

本發明專利技術公開了一種多氨基材料摻雜的甲醛氣體敏感膜，其特征在于，其制備方法包括：將納米顆粒水凝膠或多氨基聚合物涂層到聚苯胺核殼結構納米纖維膜上。本發明專利技術所得的產品不僅具有較高的甲醛氣體靈敏度、重復利用率高，而且操作溫度為室溫，極大地降低了操作能耗，操作簡便、快捷。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于產業用紡織品
，特別是涉及一種多氨基材料摻雜的甲醛氣體 敏感膜。
技術介紹
隨著科技的進步和人們生活水平的提高，室內裝飾材料已成為市場消費的熱點。 但隨著建筑保溫絕熱和室內裝飾美化的需要，室內通風狀況越來越差，有害有機揮發物質 濃度越來越高，從而導致室內污染問題越來越嚴重，其中，甲醛問題尤為突出。世界衛生組 織已確定甲醛為致畸性和致癌物質，因此，室內甲醛氣體的檢測尤為重要。 目前，檢測甲醛最簡便、快速、有效的方法是傳感器法，主要包括電化學甲醛氣體 傳感器、光化學甲醛氣體傳感器、金屬氧化物甲醛氣體傳感器等。雖然不同的甲醛傳感器都 研宄的較多，但都或多或少的有些局限性：電化學傳感器有較低的甲醛檢測濃度，但氣體的 選擇性不好。光化學甲醛氣體傳感器的選擇性較好，線性響應也較好，但其恢復-響應特性 和靈敏度有待進一步提高。金屬氧化物甲醛氣體傳感器靈敏度和恢復-響應特性都達到一 定的高度，但操作溫度太高。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種常溫下檢測甲醛氣體的敏感膜，既能提高 甲醛氣體傳感器的氣體選擇性和靈敏度，又能降低操作溫度，從而實現傳感器的節能、高 效。 為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種多氨基材料摻雜的甲醛氣體敏感膜， 其特征在于，其制備方法包括：將納米顆粒水凝膠或多氨基聚合物涂層到聚苯胺核殼結構 納米纖維膜上。 優選地，所述的納米顆粒水凝膠為一種多氨基的賴氨酸基水凝膠顆粒，其化學式 為： 優選地，所述的多氨基聚合物為一種多氨基的賴氨酸基聚合物，其化學式為： 優選地，所述的納米纖維為靜電紡聚丙烯腈纖維和聚酰胺纖維中的至少一種。 優選地，所述的聚苯胺核殼結構納米纖維膜為表面聚合苯胺的電紡纖維膜。 進一步地，所述的電紡纖維膜表面聚合苯胺聚合時所采用的氧化劑為三氯化鐵、 過硫酸銨、過氧化氫中的至少一種。 進一步地，所述的電紡纖維膜表面聚合苯胺的聚合時間為2h。 與現有甲醛敏感材料相比，本專利技術的有益效果是： (1)本專利技術采用靜電紡絲技術制備納米纖維，通過原位聚合苯胺得到均勻核殼結 構的納米纖維。納米纖維具有較高的比表面積，可提高敏感材料與甲醛氣體的接觸幾率。 (2)本專利技術聚合的聚苯胺具有很好的導電性，通過有機質子酸摻雜，大幅度提高其 電導率。可在常溫下對甲醛氣體做出響應。 (3)本專利技術所采用的摻雜材料為賴氨酸基水凝膠納米顆粒、賴氨酸基聚合物。其上 面含的自由氨基可與甲醛反應，從而提高對甲醛的靈敏度。 (4)本專利技術所制備的敏感膜具有長期穩定性，響應恢復時間短，重復利用率高。【附圖說明】 圖1為賴氨酸基水凝膠及賴氨酸基聚合物合成的示意圖； 圖2為大分子水凝膠降解成納米顆粒示意圖； 圖3為實施例1制備的敏感膜中纖維的結構圖。【具體實施方式】 為使本專利技術更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。 實施例1 一種多氨基材料摻雜甲醛氣體敏感膜的制備，其制備方法為： a)核殼結構納米纖維膜的制備： 將6g聚丙烯腈溶于44gN，N_二甲基甲酰胺中，得到均勻的紡絲液。經靜電紡絲技 術（10KV，接收距離12cm)制得納米纖維膜。剪下一塊（3cmX3cm)納米纖維膜，浸泡在含有 2. 162g六水三氯化鐵的20mL去離子水溶液中lOmin，然后將預冷的（0-5°C )含有0.3725g 苯胺和0. 9292g樟腦磺酸的去離子水溶液加入到氯化鐵水溶液中，在0-5°C的環境下反應 2h。待反應完成后，將纖維膜從反應體系中取出，放于去離子水中沖洗lOmin，以除去未反應 的單體和氧化劑；之后放于干燥皿中干燥至少l〇h。 b)賴氨酸基水凝膠的制備： 首先制備Lys-4單體和NA單體，其合成方程式如圖1所示。之后用兩種單體合成 水凝膠：取Lys-4單體lg與NA單體0. 7628g，在50°C條件下溶解于2gN，N-二甲基乙酰胺 中，待完全溶解后加入1. 59g三乙胺，混合溶液在80°C油浴環境下充分反應lh即得到水凝 膠。將水凝膠用丙酮浸泡4h后，再用去離子水沖洗以除去殘留的化學物質，得到大分子水 凝膠，其化學式為： c)多氨基納米水凝膠的制備： 將一塊已知干重的大分子水凝膠（約50mg)放于10mL含有lmg胰蛋白酶的PBS 緩沖液中（pH = 7. 4,0. 1M)，在37°C環境下連續降解7天，期間，為了保持酶的活性，每天更 換培養基（降解過程如圖2所示）。將降解好的納米顆粒溶液放于100000分子量的透析袋 中透析1天，經冷凍干燥得到多氨基納米水凝膠3。 d)多氨基納米顆粒摻雜甲醛氣體敏感膜的制備： 將核殼結構納米纖維膜浸泡于含有5wt %的納米水凝膠3的pH值為1的樟腦磺酸 水溶液中，室溫下浸泡lh后在干燥皿中干燥，得到如圖3所示的甲醛氣體敏感膜，聚苯胺核 殼結構納米纖維膜4上覆有納米顆粒水凝膠3。 利用氣敏分析系統測試敏感膜對甲醛氣體的靈敏度，在室溫條件下，對于lOOppm 的甲醛氣體，靈敏度為180%，響應時間5min，恢復時間8min。相對于其它傳感器，具有響應 溫度低的明顯優勢。 實施例2 一種多氨基材料摻雜甲醛氣體敏感膜的制備，其制備方法為： a)核殼結構納米纖維膜的制備： 核殼結構納米纖維膜的制備步驟與實施例1相同。 b)賴氨酸基聚合物的制備： 首先制備Lys-4單體和NA單體，其合成方程式如圖1所示。之后用兩種單體合成 聚合物：取Lys-4單體3g與NA單體1. 53g，在50°C條件下溶解于9gN，N-二甲基乙酰胺中， 待完全溶解后加入4. 76g三乙胺，混合溶液在75°C油浴環境下磁力攪拌4h即得到高分子聚 合物。將反應充分的混合液在乙酸乙酯中沉淀析出，過濾、干燥。用乙酸乙酯在索氏提取器 中純化聚合物后真空干燥8h，即得到賴氨酸基聚合物，其化學式為： c)多氨基聚合物摻雜甲醛氣體敏感膜的制備： 將核殼結構納米纖維膜浸泡于含有5wt%多氨基聚合物2的pH值為1的樟腦磺酸 水溶液中，室溫下浸泡lh后在干燥皿中干燥。 利用氣敏分析系統測試敏感膜對甲醛氣體的靈敏度，在室溫條件下，對于lOOppm 的甲醛氣體，靈敏度為160%，響應時間6min，恢復時間10min。相對于其它傳感器，具有響 應溫度低的明顯優勢。【主權項】1. 一種多氨基材料滲雜的甲醒氣體敏感膜，其特征在于，其制備方法包括；將納米顆 粒水凝膠（3)或多氨基聚合物涂層到聚苯胺核殼結構納米纖維膜（4)上。2. 如權利要求1所述的多氨基材料滲雜的甲醒氣體敏感膜，其特征在于，所述的納米 顆粒水凝膠（3)為一種多氨基的賴氨酸基水凝膠顆粒，其化學式為：3. 如權利要求1所述的多氨基材料滲雜的甲醒氣體敏感膜，其特征在于，所述的多氨 基聚合物為一種多氨基的賴氨酸基聚合物，其化學式為：54. 如權利要求1所述的多氨基材料滲雜的甲醒氣體敏感膜，其特征在于，所述的納米 纖維為靜電紡聚丙締膳纖維和聚酷胺纖維中的至少一種。5. 如權利要求1所述的多氨基材料滲雜的甲醒氣體敏感膜，其特征在于，所述的聚苯 胺核殼結構納米纖維膜（4)為表面聚合苯胺的電紡纖維膜。6. 如權利要求5所述的多氨基材料滲雜的甲醒氣體敏感膜，其特征在于，所述的電紡 纖維膜表面聚合苯胺聚合時所采用的氧化劑為=氯化鐵、過硫酸錠、過氧化氨中的至少一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多氨基材料摻雜的甲醛氣體敏感膜，其特征在于，其制備方法包括：將納米顆粒水凝膠(3)或多氨基聚合物涂層到聚苯胺核殼結構納米纖維膜(4)上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳德群，伍麗麗，
申請(專利權)人：東華大學，
類型：發明
國別省市：上海;31