1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯的应用

介绍

1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯的分子式为C₂₄H₁₈N₂O₂，每个取代基都是一个2-(5-苯基)恶唑基团，恶唑环上连接了一个苯基（Ph）。外观通常为白色或淡黄色晶体。易溶于有机溶剂（如二氯甲烷、乙腈、甲苯），微溶于水。它在常温下稳定，但在光照和高温下可能会发生分解。

1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯

应用

“Preparation and characterization of plastic scintillators with different proportions”这篇文章的作者Yichen H等人研究了1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯（POPOP）作为波长位移剂在不同聚合物基底的塑料闪烁体中的应用。他们通过热聚合和紫外光聚合方法制备了基于苯乙烯、乙烯基甲苯和甲基丙烯酸甲酯的塑料闪烁体，并系统研究了1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯和2,5-二苯基恶唑（PPO）的浓度对闪烁体性能的影响。结果表明，POPOP能够有效调整闪烁体的发射光谱，使其与光电探测器的最大响应波长相匹配，同时优化了光输出和衰减时间。苯乙烯基塑料闪烁体在PPO/POPOP质量比为1.0%/0.02%时表现出最佳性能，光输出达到86%，衰减时间约为2.6纳秒。

背景

塑料闪烁体因其优异的光输出、快速衰减时间和低成本等特性，在高能物理、医学诊断、核能和海关检查等领域得到了广泛应用。塑料闪烁体的发光特性主要依赖于其聚合物基底和掺杂的荧光染料。为了提高闪烁体的光输出效率，通常需要添加波长位移剂，将短波长的紫外光或蓝光转换为光电探测器能够高效响应的波长。1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯（POPOP）因其良好的波长位移性能被广泛应用于塑料闪烁体中[1]。

实验

实验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。荧光染料PPO和1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯分别作为主要荧光剂和波长位移剂。其他辅助材料包括三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、光引发剂184和偶联剂621A-80。通过热聚合方法制备了苯乙烯、乙烯基甲苯和甲基丙烯酸甲酯基塑料闪烁体。首先，通过5 M NaOH溶液多次萃取去除单体中的抑制剂。然后，在氮气氛围下，将不同比例的PPO和POPOP加入到聚合物溶液中。预聚合在80°C下进行3小时，随后在55°C下继续聚合10小时，最后逐渐升温至85°C并保持3天。紫外光聚合方法用于制备基于TPGDA和621A-80的塑料闪烁体。将TPGDA、单体和621A-80按3:1:1的比例混合，加入光引发剂184、PPO和1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯后，在紫外光下固化[1]。

结论

实验结果表明，不同聚合物基底的塑料闪烁体在添加1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯和PPO后，最大发射波长均在423 nm左右，与光电探测器的最大响应波长相匹配。这表明它作为波长位移剂能够有效调整闪烁体的发射光谱。苯乙烯基塑料闪烁体在PPO/1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯质量比为1.0%/0.02%时表现出最高的光输出，达到86%。乙烯基甲苯基塑料闪烁体的光输出为74%，而甲基丙烯酸甲酯基塑料闪烁体的光输出仅为19%。这表明聚合物基底的化学结构对光输出有显著影响。所有制备的塑料闪烁体的衰减时间约为2.6纳秒，与商业产品EJ-200的2.1纳秒相当。这表明1,4-双[2-(5-苯基)恶唑基]苯的加入并未显著影响闪烁体的衰减时间。光衰减长度是衡量闪烁体内部光传输效率的重要指标。实验中，苯乙烯基塑料闪烁体的光衰减长度为8.56 cm，而EJ-200的光衰减长度为12.78 cm。较短的光衰减长度可能与聚合过程中产生的杂质有关[1]。

参考文献

[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.