[发明专利]用于混凝土孔隙溶液检测传感器的敏感膜

说明书

本发明提供一种用于混凝土孔隙溶液检测传感器的敏感膜，原料主要包括基质材料、石墨烯和敏感材料，所述基质材料选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯PVDF、聚氨酯、聚醚砜或聚酰亚胺中的一种或几种，所述敏感材料选自氯离子探针、pH值探针、电阻率监测探针、湿度探针中的一种或几种，通过静电喷雾法制备得到的敏感膜上均匀分散有敏感材料和均匀分布的孔结构，具有大的比表面积和良好亲水性，兼具优异的机械力学性能和化学稳定性，使用该敏感膜的传感器响应十分快速敏感，能够在线实时检测混凝土孔隙溶液的状况，尤其适合应用于土木工程混凝土这种严苛环境中。

技术领域

本发明属于土木工程混凝土技术领域，涉及混凝土孔隙溶液传感器技术，具体涉及一种检测传感器的敏感膜。

背景技术

钢筋混凝土结构的腐蚀是当今大型土木工程设施如桥梁、隧道、大坝和河堤等最为关注的问题之一，严重威胁混凝土结构的服役安全性。在腐蚀初期就密切检测钢筋混凝土所处的化学物理环境和腐蚀状态，对于科学维护钢筋混凝土结构、准确评估结构安全耐久性和服役寿命具有重大的实际意义。

传统的混凝土结构评价方法主要是采用钻粉取样分析的方法，该方法费时费力、经济投入大，还对混凝土结构造成破坏，且无法实现多点实时监测。随着技术的发展和进步，采用传感器的无损检测越来越受到欢迎。常用的检测传感器有电化学传感器、光学传感器、荧光传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器以及多功能传感器等。传感器是将外界的某种物理量或化学量转换为信号进行检测的仪器或者装置，可以精确、快速检测和识别离子种类、状态参数等，得到广泛应用和关注。传感器的选择性好坏主要取决于它的敏感元件，在此背景下，传感器敏感膜就要求有较高的灵敏度、选择性和快速可逆吸附/脱附，以达到在线实时检测的目的。敏感元件所使用的材料有半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等，其中有机材料主要是高分子膜材料，具有工艺简单、可操作性强、综合性能优异的特点，有效扩大了膜材料的选择范围。但是现有的传感器敏感膜并不适用于混凝土这种严酷环境中，且多项性能有待提高。

CN105510293A公开了一种用于检测混凝土内氯离子浓度的荧光型光纤传感器，测量光纤探头的结构为H型微结构光纤，H型微结构光纤的凹槽表面镀有氯离子敏感膜，待测混凝土中的氯离子与测量光纤探头中的氯离子敏感膜接触发生荧光猝灭反应，采集反射光谱数据并计算待测混凝土中的氯离子浓度，具有测量精度和灵敏度较高、稳定性高以及方便监测等特点，可以用于在线评估钢筋混凝土中氯离子的浓度。

CN110320281A公开了一种沉积氧化物纳米颗粒/聚丙烯酰胺复合敏感膜，制备方法采用电聚合辅助电泳沉积方法，利用氧化物纳米颗粒/聚丙烯酰胺复合敏感膜的大比表面积和高的生物相容性提高声表面波生物传感器的灵敏性。

CN103728355A涉及一种可识别三溴苯酚的印迹聚合物纤维传感器敏感膜，采用静电纺丝工艺/分子印迹技术/电化学手段相结合的方法，以三溴苯酚为印迹分子，高分子聚合物作基体、环糊精为功能体，氰酸酯类物质为交联剂，制备了对三溴苯酚溴代阻燃剂化合物具有识别能力的一维印迹环糊精纳米纤维传感器敏感膜，对印迹分子具有良好的选择性及快速响应性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，旨在提供一种用于混凝土孔隙溶液检测传感器的敏感膜，具有大的比表面积和良好亲水性，不易开裂，兼具优异的机械力学性能和化学稳定性，使用该敏感膜的传感器响应十分快速敏感，能够在线实时检测混凝土孔隙溶液的状况，尤其适合应用于土木工程混凝土这种严苛环境中。

为了实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

用于混凝土孔隙溶液检测传感器的敏感膜，原料包括以下主要组份：以聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯PVDF、聚氨酯、聚醚砜或聚酰亚胺中的一种或几种为基质，石墨烯和敏感材料，所述敏感膜上均匀分散有敏感材料，所述敏感膜上有均匀分布的孔结构，与去离子水的接触角小于90°。

进一步的，所述敏感材料选自氯离子探针、pH值探针、电阻率监测探针、湿度探针中的一种或几种。