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《新疆大学》 2019年
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N-异丙基丙烯酰胺/粘土水凝胶贴在硝基芳香烃类爆炸物采样原位检测中的研究

彭琦  
【摘要】:爆炸恐怖袭击严重威胁了国家安全、社会稳定以及人民的人身财产安全,爆炸物的快速检测与排除是近年来一个热点研究领域。由于大多数的固体炸药在室温下饱和蒸气压较低。相较于对蒸气压的检测易于受到干扰,通过搜集残留炸药的小颗粒来进行检测,是一种较为可行的手段。从微观的尺度上来讲,如何在待测目标表面的凹陷、褶皱、等容易富集爆炸物颗粒的微小区域内,高效率的采集样品,并且做到原位迅速准确的识别检测,才是需要重点关注的。因此,开发针对与爆炸物颗粒取样、检测一体化的材料,是爆炸物检测难题中亟需解决的。本文针对爆炸物取样困难的问题,设计了一种能够加载TNT,DNT检测试剂的柔性水凝胶基底,通过水凝胶聚合物链上的-NH、C=O基团与固体基质形成氢键,表现为对固体表面的粘附力。而凝胶中含有孤对电子的氨基能够与硝基爆炸物形成Meisenheimer络合物,起到富集硝基类爆炸物的作用。以此提升采样的效率。同时通过水凝胶加载检测试剂,最终实现对硝基爆炸物TNT、DNT粉末的特异性识别检测。主要的研究内容分为如下两个部分:(1)(NIPAM/Clay)N-异丙基丙烯酰胺/粘土水凝胶的制备。调控不同Clay交联剂的配比(5%、15%、25%、35%、45%),通过傅里叶红外光谱,剥离力度测试仪,扫描电镜等仪器,表征水凝胶的拉伸剥离力度、表面微观结构的变化等。通过一系列的实验说明水凝胶的粘附力度并未随着粘土含量的增大而增大,在粘土含量为25%的时候水凝胶的机械拉伸性能、溶胀性能等达到了最佳,符合粘附取样的要求,制备的水凝胶其剥离力度最大可达98 J/m~(-2)。(2)将TNT、DNT检测试剂加载到水凝胶基底中,试剂与凝胶保持很好的兼容性。通过对水凝胶贴进行性能测试,证明其在玻璃、信封、皮革、纸板、橡胶等待测物表面能够拿到较为合理的弱粘附力,并且能够实现多次反复剥离无残留。在光学测试平台清晰的观测到7um的TNT颗粒在凝胶表面实现特异性的显色反应,其最低检测限可达128pg,并且对于TNT以及DNT可在2 s之内实现快速响应。通过对于TNT以及DNT不同浓度的颜色变化区间,采用HSV颜色坐标系,标定标准的TNT、DNT的显色范围,建立数据库。通过手机显微,以及机器视觉比对数据库,完成判定识别。为实现现场取样显色的一步式、快速、灵敏、检测爆炸物颗粒提供了新的思路。
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:D631.44;TQ560.1

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