基于聚(丙烯酸五氟苯酚酯)功能化材料的制备及其应用研究

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聚(丙烯酸五氟苯酚酯)(p PFPA)具有出色的溶解性和抗水解性,与含功能性基团的伯胺、仲胺可发生高效率原位氨解反应,温和条件下,氨解转化率将近100%,常用于制备功能化材料。近年来,p PFPA已于表面改性、化学交联和光图案化等领域有了一定的应用。为丰富基于p PFPA氨解反应制备的功能化聚合物材料,本论文通过原位氨解制备亲水表面,克服了传统方法制备条件苛刻、亲水层厚度有限、基底需预修饰且无法再生等缺点;同时制备出具有高介电常数、工艺兼容性佳且价格低廉的介电材料,用于平面场效应晶体管传感器的研究,并将胺类物质检测灵敏度提高了两个数量级。具体工作内容如下:(1)利用p PFPA与3-((3-氨丙基)二甲基氨)丙烷-1-磺酸盐(ADPS)、β-丙氨酸和氨基端聚乙二醇(NH2-PEG)发生原位氨解反应构筑亲水表面。该方法能够具有较高的结构设计自由度和丰富的亲水分子选择性,而且可以控制涂层亲水层的厚度。与传统亲水表面制备方法相比,原位氨解法工艺简单、效率高且对基材依赖性低,仅需将涂有p PFPA涂层的基材在含有亲水基团的胺的溶液中浸泡即可,而且可以通过控制浸泡时间调整亲水层的厚度。。此外,研究表明,该涂层具有优异的防雾、自清洁、抗藻类粘附、可再生等性能。此工作提供了一种工艺简单、通用性广的亲水表面构筑方法,在自清洁、图案化、传感、防雾、防污等领域具有重要理论和应用价值。(2)上述研究中p PFPA可与含亲水基团的链状胺发生高效的原位氨解反应,本部分将p PFPA与分枝状聚乙烯亚胺(b PEI)交联形成三维网络材料(p PFPA/b PEI),并以p PFPA/b PEI为介电层,制备了平面有机场效应晶体管气体传感器。通过X射线光电子能谱和荧光显微镜观察器件表面形态;利用半导体测试仪对平面有机场效应晶体管电学性能进行分析测试,并考察该器件对异丙胺气体的传感性能。结果表明,435 ppb的异丙胺气体即可引起该器件源漏极电流的明显变化。该器件较高的灵敏性主要归功于以p PFPA/b PEI为介电层的平面有机场效应晶体管导电沟道的暴露。不同于传统平面有机场效应晶体管有机场效应晶体管造价昂贵、工艺复杂,该器件生产成本低廉、工艺简单。平面有机场效应晶体管传感器在监测环境氨气含量上性能突出,对有机场效应晶体管气体传感器的设计与制备具有重要的指导价值。
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