聚{乙炔[-2,5-二(甲氧基)]苯}薄膜的制备及气敏特性研究

　　0　引言

　　在高分子材料领域中,π结构共价键的有机聚合物因具有独特的物理性质而受到关注[1-3]。π结构共价键原子结构排布决定它拥有一个特性,能使聚合物主干链上的电子离开其原有的位置,所以在一定电场或磁场下,这些聚合物材料具有一定的电子导电特性[4]。

　　π结构共价键由1个苯环和1个乙炔构成。现在,已有Pt-DEBP ( poly-( bistributyl-phosphine )-platinum-diethynylbiphe-nyl)[4-6]、DOEB(poly-2, 5-dibutoxyethynylbenzene)、DBEB (po-ly-2, 5-dioctyloxyethynylbenzene)[4, 7]等拥有π结构共价键的聚合物被成功合成,并被应用在SAW湿度传感器、SAW有机气体传感器上[4, 8]。文中重点合成了基于聚{乙炔[-2, 5-二(甲氧基)]苯} ( poly { ethynyl[-2, 5-di (methoxy)]benzene}),它也是由π结构共价键为

　　主干的聚合物。用旋涂工艺将聚合物沉积于QCM基片上,并对其气敏特性进行测试及分析。

　　1　实验部分

　　1·1　实验主要原材料及试剂

　　1, 4-二溴-2, 5-二氧甲基苯(1, 4-dibromo-2, 5-dime-thoxy benzene)、乙炔基三正丁基锡(ethynyltri-n-buyltin)、四氢呋喃THF,分析纯、金属Pd.选用二异丙基氨基锂LDA ( lithiumdirsopropylamide)。

　　实验中,选用QCM器件为传感器基片,其中心频率为8MHz,包括薄压电晶体板片,压电晶片上表面和下表面的金属电极,以及与电极相连两个引脚。当晶片上施加一共振电场时, QCM器件由逆压电效应产生一定频率的体声波,从电极一面经压电晶片传至另一面。压电晶片的厚度决定QCM中心频率(共振频率)的变化。

　　因此,QCM表面有物质变化(增加或减少)将会导致器件厚度的变化,进而引起共振频率的变化,从而对待测物质产生敏感效应[9]。

　　1·2　聚合物的合成

　　取40 mL的THF置于烧杯中,先将0·023 mL的1, 4-二溴-2, 5-二氧甲基加入,然后加进4·417 mg金属Pd(催化剂);在溴化物与溶剂THF完全相溶后,取58·6 mg的乙炔基三正丁基锡加到混合溶液中;然后,用恒温磁力热搅拌机对混合溶液进行搅拌加热,温度设为70℃,搅拌时间为12 h;而后取出烧杯,置于ESL-D2KA型高低温试验箱中,降温至-20℃,大概20 min后;取出冷却好的溶液,加入1·16 mL的LDA溶剂,搅拌15 min;静置混合物24 h,最后用滤纸对其进行分离,得到较纯净的聚合物。实验中所发生的化学反应如图1所示。

　　1·3　气体传感器的制备

　　用去离子水将QCM洗净烘干,然后将其固定在KW -4A型旋涂机上,速度设置为3 000 r/s,旋涂20 s.旋涂完成后,将QCM放入烘箱烘干。

　　2　结果与讨论

　　在大气、室温环境下,对聚合物材料进行了红外光谱分析,使用SS7200数据采集表及控制数据采集的计算机对以上制备的聚{乙炔[-2, 5-二(甲氧基)]苯}的薄膜对CH4和CO两种气体的响应恢复特性以及重复性进行了测试。