一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶及其制备方法，该比色凝胶由尿素检测试剂、去离子水、水凝胶成分和光聚合引发剂制成，该比色凝胶克服试剂依靠容器实现检测的局限性，凝胶的非平衡开放体系性质为试剂与待测物的反应提供了可能，并作为化学反应场所及检测载体实现对尿素颗粒的特异性稳定显色检测，可实现主动性、即时性检测，极大地简化了检测步骤。同时比色凝胶可充分发挥化学比色便携、快速立显、成本低廉等优势，实现对待测物颗粒的快速、立显、稳定、特异性识别，并扩大化学比色检测的应用范围。

A colorimetric gel for rapid detection of urea in raw materials of non explosive explosives and its preparation method

The invention discloses a colorimetric gel for rapid detection of urea in raw materials of non explosive explosives and a preparation method thereof. The colorimetric gel is made of urea detection reagent, deionized water, hydrogel composition and photo polymerization initiator, and the colorimetric gel overcomes the limitation of the reagent to realize the detection by the container. The non-equilibrium open system property of the gel provides the possibility for the reagent to react with the tested substance. As a chemical reaction site and detection carrier, it can realize the specific and stable color detection of urea particles. It can realize the initiative and real-time detection, and greatly simplify the detection steps. At the same time, the colorimetric gels can give full play to the advantages of chemical colorimetric portability, rapid display and low cost, etc., so as to realize the fast, vertical display, stability and specificity recognition of measuring particles, and expand the application scope of chemical colorimetric detection.

【技术实现步骤摘要】
一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶及其制备方法
本专利技术属于非制式爆炸物检测分析领域，提供了一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶，实现对尿素的高响应性、高稳定性、高抗干扰性检测。
技术介绍
全球范围内，爆恐案件屡屡发生，给公众的财产和生命带来了巨大威胁。尤其是非制式爆炸物，其原料易得，制备较易，可在简易的家庭或自制设备条件下混制成爆炸物，然而对于该方面的报道相当之少，急需引起广泛关注及研究。尿素就是其中的一种，其在日常生活中极易获得，且与硝酸易炒制成硝基脲，这是一种撞击感度和摩擦感度均很小的爆炸物，当装药密度为1.476g/cm3时，其爆速为7174±42m/s，威力为90％TNT当量。相较目前存在的各种爆炸物检测手段，比如离子迁移谱、拉曼、荧光、电学气氛传感器等，化学比色集特异性强、灵敏度高、制备简单、成本低廉、快速立显为一身，为非制式爆炸物探测这一亟待解决的公共安全问题提供了强有力的技术手段。美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Suslick组通过化学比色传感阵列实现了对TATP(三过氧化三丙酮)和糖溶液的检测(J.Am.Chem.Soc.,2010,132(44):15519-15521；Org.Lett.,2008,10(20),4405-4408)。本专利技术针对尿素的特征官能团，开发出了一种化学比色检测尿素的试剂，具有快速比色检测的特点，一步即可实现对尿素的检测，而且显色稳定，显色温度范围广(-20-50℃)，能够通过可见光范围内显色给出直观的颜色信号。然而试剂要实现检测需要容器的承载，传统依靠试剂瓶或试剂盒去检测的方式或操作复杂或制备繁琐。为了简化检测的操作过程，实现化学比色现场检测且能适应于多种检测场景，合成水凝胶作为试剂与尿素的化学反应场所及检测载体。水凝胶是一种具有三维交联网络的高分子材料，能够提供局部液相环境，为检测试剂与非制式爆炸物原料尿素的接触提供了恰当的场所；同时凝胶具有一定的形状和力学性能，为试剂的便捷检测提供了优质载体且克服了传统需要容器承载的局限性，并极大的扩大了化学比色的实际应用范围。本专利技术选择化学惰性极高的材料作为凝胶骨架，以直接负载一步合成式或浸泡式来加载检测试剂，实现对非制式爆炸物颗粒的便携、快速检测。本专利技术开发出一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶及其制备方法，充分发挥了化学比色检测非制式爆炸物便携、特异性强、快速现场立显、成本低廉的优势。同时，凝胶优秀的力学性能拓宽了化学比色实际应用场景的范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶及其制备方法，该比色凝胶由试剂、去离子水、水凝胶成分和光聚合引发剂制成，该比色凝胶能够对尿素颗粒进行特异性稳定显色检测。极大地简化了对尿素的检测步骤，实现主动式、即时性的检测，比如黏附式检测、对空气颗粒吸附式检测等。同时比色凝胶也为化学比色的应用提供了可能性，实现对尿素颗粒的快速、立显、稳定、特异性识别，充分发挥化学比色便携、快速立显、成本低廉等的优势，并扩大化学比色的应用场景。克服试剂依靠容器实现检测的局限性；同时，凝胶的非平衡开放体系性质为试剂与待测物的反应提供了可能。用以作为化学反应场所及检测载体实现对尿素的检测。本专利技术所述的一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶，按下列步骤进行：制备试剂：a、将对二甲氨基醛类物质对二甲氨基苯甲醛或对二甲氨基肉桂醛充分溶解于溶剂为无水乙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇中，配制成得17mg/L-9g/L的混合溶液；b、将含量为溶剂体积1-30％的酸为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸逐步加入步骤a得到的混合溶液中，持续搅拌至均匀，时间为10-15min，得到试剂；采用直接负载一步合成式或浸泡式制备比色凝胶：c、直接负载一步合成式：按质量分数分别将去离子水73-90％、水凝胶成分9.91-26.3％、光聚合引发剂0.09-0.7％置于烧杯中，持续搅拌至均匀，时间为20-120min，温度为-10-10℃；再将步骤b得到的试剂按质量分数以去离子水为基数的0.5-2.5％注入烧杯中；将烧杯置于紫外固化灯箱中进行光固化成型，光照时间为1-20min，即得到比色凝胶，其中水凝胶成分为端基接双键的乙氧基-丙氧基两性三嵌段共聚物、聚乙二醇或分子量600Da-10kDa的端基接双键的聚乙二醇；光聚合引发剂为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、1-羟基-环己基-苯基甲酮、安息香双甲醚或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；或浸泡式：按质量分数分别将去离子水73-90％、水凝胶成分9.91-26.3％、光聚合引发剂0.09-0.7％置于烧杯中，持续搅拌至均匀，时间为20-120min，温度为-10-10℃；将烧杯置于紫外固化灯箱中进行光固化成型，光照时间为1-20min，得到未加载试剂的凝胶；再将制得的凝胶完全浸泡于步骤b得到的试剂按质量分数以去离子水为基数的500％中，时间为30-120min，即得到比色凝胶，其中水凝胶成分为端基接双键的乙氧基-丙氧基两性三嵌段共聚物、聚乙二醇或分子量600Da-10kDa的端基接双键的聚乙二醇；光聚合引发剂为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、1-羟基-环己基-苯基甲酮、安息香双甲醚或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶的制备方法，按下列步骤进行：制备试剂：a、将对二甲氨基醛类物质对二甲氨基苯甲醛或对二甲氨基肉桂醛充分溶解于溶剂为无水乙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇中，配制成得17mg/L-9g/L的混合溶液；b、将含量为溶剂体积1-30％的酸为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸逐步加入步骤a得到的混合溶液中，持续搅拌至均匀，时间为10-15min，得到试剂；采用直接负载一步合成式或浸泡式制备比色凝胶：c、直接负载一步合成式：按质量分数分别将去离子水73-90％、水凝胶成分9.91-26.3％、光聚合引发剂0.09-0.7％置于烧杯中，持续搅拌至均匀，时间为20-120min，温度为-10-10℃；再将质量分数以去离子水为基数的0.5-2.5％的试剂注入烧杯中；将烧杯置于紫外固化灯箱中进行光固化成型，光照时间为1-20min，即得到比色凝胶，其中水凝胶成分为端基接双键的乙氧基-丙氧基两性三嵌段共聚物、聚乙二醇或分子量600Da-10kDa的端基接双键的聚乙二醇；光聚合引发剂为2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、1-羟基-环己基-苯基甲酮、安息香双甲醚或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；或浸泡式：按质量分数分别将去离子水73-90％、水凝胶成分9.91-26.3％、光聚合引发剂0.09-0.7％置于烧杯中，持续搅拌至均匀，时间为20-120min，温度为-10-10℃；将烧杯置于紫外固化灯箱中进行光固化成型，光照时间为1-20min，得到未加载试剂的凝胶；再将制得的凝胶完全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶，其特征在于按下列步骤进行：制备试剂：a、将对二甲氨基醛类物质为对二甲氨基苯甲醛或对二甲氨基肉桂醛充分溶解于溶剂为无水乙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇中，配制成得17 mg/L‑9 g/L的混合溶液；b、将含量为溶剂体积1‑30%的酸为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸逐步加入步骤a得到的混合溶液中，持续搅拌至均匀，时间为10‑15 min，得到试剂；采用直接负载一步合成式或浸泡式制备比色凝胶：c、直接负载一步合成式：按质量分数分别将去离子水73‑90%、水凝胶成分9.91‑26.3%、光聚合引发剂0.09‑0.7%置于烧杯中，持续搅拌至均匀，时间为20‑120 min，温度为‑10‑10 ℃；再将步骤b得到的试剂按质量分数以去离子水为基数的0.5‑2.5%注入烧杯中；将烧杯置于紫外固化灯箱中进行光固化成型，光照时间为1‑20 min，即得到比色凝胶，其中水凝胶成分为端基接双键的乙氧基‑丙氧基两性三嵌段共聚物、聚乙二醇或分子量600 Da‑10 kDa的端基接双键的聚乙二醇；光聚合引发剂为2‑羟基‑4’‑（2‑羟乙氧基）‑2‑甲基苯丙酮、2‑羟基‑2‑甲基苯丙酮、1‑羟基环己基苯基甲酮、2,4,6‑三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、1‑羟基‑环己基‑苯基甲酮、安息香双甲醚或2,4,6‑三甲基苯甲酰基‑二苯基氧化膦；或浸泡式：按质量分数分别将去离子水73‑90%、水凝胶成分9.91‑26.3%、光聚合引发剂0.09‑0.7%置于烧杯中，持续搅拌至均匀，时间为20‑120 min，温度为‑10‑10 ℃；将烧杯置于紫外固化灯箱中进行光固化成型，光照时间为1‑20 min，得到未加载试剂的凝胶；再将制得的凝胶完全浸泡于步骤b得到的试剂按质量分数以去离子水为基数的500%中，时间为30‑120 min，即得到比色凝胶，其中水凝胶成分为端基接双键的乙氧基‑丙氧基两性三嵌段共聚物、聚乙二醇或分子量600 Da‑10 kDa的端基接双键的聚乙二醇；光聚合引发剂为2‑羟基‑4’‑（2‑羟乙氧基）‑2‑甲基苯丙酮、2‑羟基‑2‑甲基苯丙酮、1‑羟基环己基苯基甲酮、2,4,6‑三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、1‑羟基‑环己基‑苯基甲酮、安息香双甲醚或2,4,6‑三甲基苯甲酰基‑二苯基氧化膦。...

【技术特征摘要】
1.一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶，其特征在于按下列步骤进行：制备试剂：a、将对二甲氨基醛类物质为对二甲氨基苯甲醛或对二甲氨基肉桂醛充分溶解于溶剂为无水乙醇、异丙醇、丙二醇、丙三醇、正丁醇中，配制成得17mg/L-9g/L的混合溶液；b、将含量为溶剂体积1-30%的酸为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸逐步加入步骤a得到的混合溶液中，持续搅拌至均匀，时间为10-15min，得到试剂；采用直接负载一步合成式或浸泡式制备比色凝胶：c、直接负载一步合成式：按质量分数分别将去离子水73-90%、水凝胶成分9.91-26.3%、光聚合引发剂0.09-0.7%置于烧杯中，持续搅拌至均匀，时间为20-120min，温度为-10-10℃；再将步骤b得到的试剂按质量分数以去离子水为基数的0.5-2.5%注入烧杯中；将烧杯置于紫外固化灯箱中进行光固化成型，光照时间为1-20min，即得到比色凝胶，其中水凝胶成分为端基接双键的乙氧基-丙氧基两性三嵌段共聚物、聚乙二醇或分子量600Da-10kDa的端基接双键的聚乙二醇；光聚合引发剂为2-羟基-4’-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、1-羟基-环己基-苯基甲酮、安息香双甲醚或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；或浸泡式：按质量分数分别将去离子水73-90%、水凝胶成分9.91-26.3%、光聚合引发剂0.09-0.7%置于烧杯中，持续搅拌至均匀，时间为20-120min，温度为-10-10℃；将烧杯置于紫外固化灯箱中进行光固化成型，光照时间为1-20min，得到未加载试剂的凝胶；再将制得的凝胶完全浸泡于步骤b得到的试剂按质量分数以去离子水为基数的500%中，时间为30-120min，即得到比色凝胶，其中水凝胶成分为端基接双键的乙氧基-丙氧基两性三嵌段共聚物、聚乙二醇或分子量600Da-10kDa的端基接双键的聚乙二醇；光聚合引发剂为2-羟基-4’-（2-羟乙氧基）-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯、1-羟基-环己基-苯基甲酮、安息香双甲醚或2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。2.一种快速检测非制式爆炸物原料尿素的比色凝胶的制备方法，其特征在于按下列步骤进行：制备试剂：a、将对二甲氨基醛类物质对二甲氨基苯甲醛或对二甲氨基肉桂醛充分溶解于溶剂为无水乙醇、异丙醇、丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦新存，胡晓云，蔡珍珍，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65