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本文简要综述了有关防护材料对化学战剂防护机理的研究现状,首次运用石英晶体微天平(QCM)传感器技术评估防护材料的防护性能,并结合QCM传感器技术、荧光分析方法、核磁共振氢谱和磷谱分析,研究防护材料与化学战剂模拟剂的作用机理。 本文以甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)与聚乙烯醇(PVA)为原料,乳液聚合法得到了一系列PDMAEMA/PVA高分子复合材料;然后运用红外分析、氮气氛围下的热重分析以及差热分析,对它们的结构、热稳定性、玻璃化温度等进行了相应的研究。 将复合膜涂到石英晶体金电极上,控制氮气流量360mL/min的条件下,应用QCM技术评估PDMAEMA/PVA高分子复合材料对沙林毒气模拟剂氯磷酸二乙酯(DCP)降解性能。通过实验发现仅涂覆PVA的QCM传感器,与DCP作用后振动频率无明显下降;然而随着复合膜中PDMAEMA含量的增加,振动频率下降越多。结果表明:复合膜中仅PDMAEMA对DCP具有降解性能,并随着PDMAEMA含量的增加,复合膜对DCP的降解性也明显增加。结合这些复合膜的透湿性能,探讨复合膜的组成的影响。当复合膜中PDMEMA质量含量为80%时,复合膜既具有好的降解防护性能,又有高的透湿性能。 运用QCM技术研究复合膜PDMAEMA/PVA与另两种模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP)和二氯二乙醚(DCE)的作用。实验结果表明,复合膜与三种模拟剂DCP、DCE、DMMP作用后分别得到三种不同的作用曲线。分析可知,复合膜对三种模拟剂的作用机制各不相同:复合膜PDMAEMA/PVA对DCP具有好的化学吸附性能,即降解性能,复合膜PDMAEMA/PVA对DCE具有高的物理吸附性能,而对DMMP既具有一定的物理吸附性能又有一定的化学吸附性能。 然后,采用荧光动力学方法研究复合膜PDMAEMA/PVA与DCP的作用机理。随着复合膜PDMAEMA/PVA溶液中的模拟剂.DCP的含量增加,复合膜荧光发射峰的位置不移动,荧光强度逐渐降低,荧光被显著猝灭。通过分析发现复合膜与DCP作用后发生的荧光猝灭现象为静态猝灭,可解释为复合膜中的荧光活性基团叔胺基与DCP反应,使荧光猝灭。 最后,运用核磁共振氢谱研究复合膜PDMAEMA/PVA与DCP的作用机理。比较单体DMAEMA和DMAEMA与过量的DCP作用2小时后混合液的核磁共振氢谱可知,在混合物溶液的1H-NMR中,单体DMAEMA上其他的质子氢的化学位移没有变化,仅叔胺基的质子峰(化学位移2.156ppm)移动到2.763ppm。同样比较复合膜和复合膜与过量的DCP作用2小时后混合液的核磁共振氢谱,仍然仅有叔胺基的质子峰的化学位移发生变化,且向低场移动。由此有说明,复合膜PDMAEMA/PVA与DCP的反应位点是PDMAEMA中叔胺基。