[发明专利]多孔塑料光纤探头及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种多孔塑料光纤探头及其制备方法，确切的说，它是属于一种具有化学识别和检测功能，能够用于测定气体和水溶液中气体物质浓度的有机高分子功能聚合材料及其制备方法，属于塑料的加工成型类。

背景技术：

光纤化学传感器(FOCS)是80年代兴起的一种灵敏度高，可连续、自动遥测的微量和痕量分析技术。由于其具有电化学传感器无法比拟的优点使得光纤化学传感器具有巨大的应用潜力。自1980年第一个光纤化学传感器诞生以来，已有80多种传感器的探头设计用于无机物、芳香烃、脂肪烃、醇、胺、有机酸、药物、酶等物质的测试，已成功地用于生产过程和化学反应的自动控制、遥感分析、环境污染物自动监控和各种无机物和有机物的分析等，是一个正处于发展的探索领域。

通过将一种或多种化学试剂修饰到光学波导探头的传感器称为化学修饰光化学传感器。在化学修饰光化学传感器中，最重要的部分当属修饰的试剂敏感层，它担负着将化学信息转化成可检测的光学信号的重要任务。因此，所修饰的敏感层在与分析对象选择性相互作用时，应伴随有易于识别的光学信号的变化。    

一般而言，试剂敏感层系由敏感试剂以一定的方法固定于刚性支持体上而形成。任何一种作为光化学传感器敏感层的支持体材料都或多或少的具备下述功能：(1)通过溶剂作用或网格作用提供固定敏感试剂的刚性支架，对敏感体系进行保护；(2)通过一些聚合物膜的选择性渗透功能，提供对分析对象的选择性；(3)在整个光学量测体系中发挥阻隔干扰光(自然光)或反(散)射信号光的作用。在文献报导中，支持体材料有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯等疏水聚合膜和纤维素、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇等亲水聚合物。尽管近年来常规的光纤化学传感探头得到一些发展，但仍有许多关键性的问题急待解决：(1)光纤探头常规的涂覆或镀膜方法其光敏指示剂负载量有限，可靠性差，灵敏度无法提高。(2)指示剂洗脱现象严重，相应信号随指示剂的漂白和流失而漂移，极大影响探头的稳定性和使用寿命。

以多孔光纤作为传感探头的光纤化学传感器是一种刚刚兴起的灵敏度高、试剂相负载方便的光纤化学传感器。经检索可知：由文献《Opt′ics Letters》1988年13卷5期M.R.Shahriari等发表的文章“Porous optical fibers for high-sensitivity ammonia-vaporsensors”和《传感器技术》1997年16卷5期徐慢等发表的文章“多孔光纤化学传感器评述”提出了多孔玻璃光纤探头的制作方法。它很好地解决了光纤与试剂相结合的问题，比机械加工、镀膜、涂覆等方法来固定试剂相制得的光纤化学传感器方便得多。但存在成本高、光纤探头脆、易断裂，在制作和处理上较困难，且该探头靠大的比表面来吸附指示剂而使得指示剂固定不那么牢固。

发明内容：    

本发明的目的是发明一种采用高分子交联共聚方法再用萃取剂萃取出致孔剂以形成一定孔度，且成本低、化学和物理性质稳定，指示剂不易泄漏，使用寿命长的多孔塑料光纤探头及其制备方法。

本发明的任务是：一种多孔塑料光纤探头的制备原料由功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和指示剂组成，其特征在于：各组分的体积百分比如下：25％-30％功能单体，56％-60％交联剂，14％-17％致孔剂，0.5％引发剂，指示剂适量。    

多孔塑料光纤探头的制备方法，采用交联共聚制备高分子交联聚合物，应用萃取剂浸泡萃取，除去致孔剂和过量的吸附在表而的指示剂以形成一定的孔度，制备多孔塑料功能光纤，并通过与传光光纤耦合，连接光源与检测器，制备多孔塑料光纤探头，具体步骤如下：

(1)功能单体和交联剂的预处理：

功能单体及交联剂用NaOH溶液洗涤至无色，再用二次蒸馏水洗至中性，再用无水MgSO₄干燥，过滤，最后用真空旋转蒸发仪减压蒸馏除去水分，备用；

(2)聚合原料混合液的配制：

根据配比，混合功能单体、交联剂、致孔剂和引发剂，加入一定量的指示剂，用旋涡混合器混匀，通入氮气除去溶解氧，制得聚合原料混合液；

(3)多孔塑料功能光纤的制备：