介紹

1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯的分子式為C??H??N?O?，每個(gè)取代基都是一個(gè)2-(5-苯基)惡唑基團(tuán)，惡唑環(huán)上連接了一個(gè)苯基（Ph）。外觀通常為白色或淡黃色晶體。易溶于有機(jī)溶劑（如二氯甲烷、乙腈、甲苯），微溶于水。它在常溫下穩(wěn)定，但在光照和高溫下可能會(huì)發(fā)生分解。

1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯

應(yīng)用

“Preparation and characterization of plastic scintillators with different proportions”這篇文章的作者Yichen H等人研究了1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯（POPOP）作為波長(zhǎng)位移劑在不同聚合物基底的塑料閃爍體中的應(yīng)用。他們通過(guò)熱聚合和紫外光聚合方法制備了基于苯乙烯、乙烯基甲苯和甲基丙烯酸甲酯的塑料閃爍體，并系統(tǒng)研究了1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯和2,5-二苯基惡唑（PPO）的濃度對(duì)閃爍體性能的影響。結(jié)果表明，POPOP能夠有效調(diào)整閃爍體的發(fā)射光譜，使其與光電探測(cè)器的最大響應(yīng)波長(zhǎng)相匹配，同時(shí)優(yōu)化了光輸出和衰減時(shí)間。苯乙烯基塑料閃爍體在PPO/POPOP質(zhì)量比為1.0%/0.02%時(shí)表現(xiàn)出最佳性能，光輸出達(dá)到86%，衰減時(shí)間約為2.6納秒。

背景

塑料閃爍體因其優(yōu)異的光輸出、快速衰減時(shí)間和低成本等特性，在高能物理、醫(yī)學(xué)診斷、核能和海關(guān)檢查等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。塑料閃爍體的發(fā)光特性主要依賴于其聚合物基底和摻雜的熒光染料。為了提高閃爍體的光輸出效率，通常需要添加波長(zhǎng)位移劑，將短波長(zhǎng)的紫外光或藍(lán)光轉(zhuǎn)換為光電探測(cè)器能夠高效響應(yīng)的波長(zhǎng)。1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯（POPOP）因其良好的波長(zhǎng)位移性能被廣泛應(yīng)用于塑料閃爍體中[1]。

實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)中使用的聚合物基底包括苯乙烯、乙烯基甲苯和甲基丙烯酸甲酯。熒光染料PPO和1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯分別作為主要熒光劑和波長(zhǎng)位移劑。其他輔助材料包括三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、光引發(fā)劑184和偶聯(lián)劑621A-80。通過(guò)熱聚合方法制備了苯乙烯、乙烯基甲苯和甲基丙烯酸甲酯基塑料閃爍體。首先，通過(guò)5 M NaOH溶液多次萃取去除單體中的抑制劑。然后，在氮?dú)夥諊?，將不同比例的PPO和POPOP加入到聚合物溶液中。預(yù)聚合在80°C下進(jìn)行3小時(shí)，隨后在55°C下繼續(xù)聚合10小時(shí)，最后逐漸升溫至85°C并保持3天。紫外光聚合方法用于制備基于TPGDA和621A-80的塑料閃爍體。將TPGDA、單體和621A-80按3:1:1的比例混合，加入光引發(fā)劑184、PPO和1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯后，在紫外光下固化[1]。

結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同聚合物基底的塑料閃爍體在添加1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯和PPO后，最大發(fā)射波長(zhǎng)均在423 nm左右，與光電探測(cè)器的最大響應(yīng)波長(zhǎng)相匹配。這表明它作為波長(zhǎng)位移劑能夠有效調(diào)整閃爍體的發(fā)射光譜。苯乙烯基塑料閃爍體在PPO/1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯質(zhì)量比為1.0%/0.02%時(shí)表現(xiàn)出最高的光輸出，達(dá)到86%。乙烯基甲苯基塑料閃爍體的光輸出為74%，而甲基丙烯酸甲酯基塑料閃爍體的光輸出僅為19%。這表明聚合物基底的化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)光輸出有顯著影響。所有制備的塑料閃爍體的衰減時(shí)間約為2.6納秒，與商業(yè)產(chǎn)品EJ-200的2.1納秒相當(dāng)。這表明1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯的加入并未顯著影響閃爍體的衰減時(shí)間。光衰減長(zhǎng)度是衡量閃爍體內(nèi)部光傳輸效率的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)中，苯乙烯基塑料閃爍體的光衰減長(zhǎng)度為8.56 cm，而EJ-200的光衰減長(zhǎng)度為12.78 cm。較短的光衰減長(zhǎng)度可能與聚合過(guò)程中產(chǎn)生的雜質(zhì)有關(guān)[1]。

參考文獻(xiàn)

[1]Yichen H ,Jiaju M ,Tonghuan L , et al.Preparation and characterization of plastic scintillators with different proportions[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry,2023,332(4):1047-1054.