氧检测层制造技术

描述了一种用于检测分子态氧的透氧层，所述透氧层具有内含至少一种颗粒的载体材料，所述载体材料为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯的共聚物，所述颗粒含聚合物或共聚物，所述颗粒的聚合物或共聚物具有用于检测分子态氧的化学共价键合指示化合物。此外，还描述了一种用于检测分子态氧的多层系统。还描述了一种制造所述透氧层的方法，以及所述透氧层或所述多层系统在分子态氧检测中的用途。

Oxygen detection layer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧检测层
本专利技术涉及一种用于检测分子态氧的透氧层。本专利技术还涉及一种用于检测分子态氧的多层系统。本专利技术进一步涉及一种制造所述透氧层的方法，以及所述透氧层或所述多层系统在分子态氧检测中的用途。
技术介绍
发光指示化合物用于分子态氧的光学检测。此类指示化合物可通过以特定波长的光照射的方式激发，并将其吸收的部分光能以波长不同的荧光辐射的形式发射。在存在氧的条件下，指示化合物的发光被动态淬灭，因为受激发的指示化合物的能量以非辐射的形式转移至氧中。根据指示化合物的发光淬灭或发光减少情况，可以测定溶于被测介质中的氧的数量。为此目的，可例如通过检测发光衰减时间，或通过所谓的相位调制技术，检测发光淬灭情况。经适当校准后，可通过斯特恩-沃尔默(Stern-Volmer)方程描述的关系确定被测介质中的氧浓度。为了实现分子态氧的定量测定，常通过混合或其他掺入技术将指示化合物嵌于透氧层(膜)中，或者将其物理吸附在透氧层上。此类透氧层也称为感测层，其通常含有作为载体材料的硅树脂或聚二甲基硅氧烷，并通常通过溶胶凝胶法制造。然而，以溶胶凝胶法制造的透氧层机械稳定性较差，因而易于损坏。在许多应用领域中，感测层必须对化学应力具有稳定性。目前常见的透氧层不适合用在多种化学品中，这是因为某些化学品可扩散至这些透氧层中，并可将物理吸附于其上的指示化合物溶出聚合物层。指示化合物从透氧层的溶出，使得氧测量的质量随着操作时间的增加而下降，从而对透氧层的工作寿命造成限制。因此，为了保证氧测量的质量的稳定性及延长透氧层的工作寿命，透氧层需要具有高化学稳定性。此外，在某些应用中，必须对气体或液体中的分子态氧含量进行实时监测，以能够在其偏离所需氧含量时立即进行干预。此类应用例如包括饮用水、溶剂或含溶剂的气体中的氧含量的检测，并需要使用响应时间极短的感测层。因此，需要一种具有高化学稳定性和高热稳定性从而能够应用于不同化学品的以及具有极短响应时间的分子态氧检测层。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于检测分子态氧的透氧层，所述透氧层具有内含至少一种颗粒的载体材料，所述载体材料为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物，所述颗粒包含聚合物或共聚物，所述颗粒的聚合物或共聚物具有用于检测分子态氧的化学共价键合指示化合物。本专利技术还涉及一种用于检测分子态氧的多层系统，所述多层系统至少包括第一透氧层和第二透氧层，所述第一透氧层为本专利技术的透氧层，所述第二透氧层不具有用于检测分子态氧的指示化合物。本专利技术还涉及一种制造本专利技术的透氧层的方法，所述方法包括如下步骤：(1)在溶剂中提供具有载体材料和至少一种颗粒的混合物，所述载体材料为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物，所述颗粒包括聚合物或共聚物，所述颗粒的聚合物或共聚物具有用于检测分子态氧的化学共价键合指示化合物，所述溶剂选择为使得所述载体材料基本上溶解于其中，而所述颗粒基本上不溶于其中；(2)在约15℃～约25℃的温度及搅拌条件下，将所述混合物混匀；(3)通过刮涂法，将所述混合物涂敷于载体箔上；(4)在约15℃～约25℃的温度及黑暗条件下，将得自步骤(3)的带有涂敷物的载体箔浸入非溶剂中，以析出所述透氧层；以及(5)干燥所述透氧层。此外，本专利技术还涉及本专利技术的透氧层或本专利技术的多层系统在分子态氧检测中的用途。附图说明图1所示为采用本专利技术的透氧层进行的分子态氧的测量。图2所示为采用本专利技术的透氧层和本专利技术的多层系统在不同氧浓度下进行的强度测量。图3所示为采用本专利技术的多层系统进行的分子态氧测量。具体实施方式在第一方面中，本专利技术涉及一种用于检测分子态氧的透氧层，所述透氧层具有内含至少一种颗粒的载体材料，所述载体材料为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物，所述颗粒包括聚合物或共聚物，所述颗粒的所述聚合物或共聚物具有用于检测分子态氧的化学共价键合指示化合物。本专利技术的透氧层具有透氧性，因此适用于检测分子态氧。所述载体材料为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物。聚偏氟乙烯也称聚偏二氟乙烯(PVDF)，具有针对多种溶剂的高化学稳定性。在本说明书中，“化学稳定性”一词是指化合物、聚合物、共聚物、颗粒及其他材料对化学品影响的抵抗力。由于将聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物用作载体材料，所述透氧层具有针对多种溶剂的高化学稳定性。在本说明书中，“共聚物”一词是指由两种或更多种不同单体组成的聚合物。在一种优选的实施方式中，所述聚偏氟乙烯共聚物为偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物。所述载体材料中含有至少一种颗粒。该颗粒以机械方式固定在所述载体材料中。所述颗粒包括聚合物或共聚物，所述颗粒的所述聚合物或共聚物具有用于检测分子态氧的化学共价键合指示化合物。在本说明书中，“指示化合物”一词是指响应分子态氧的存在而在光学性质上呈现出可测变化的化合物。用于检测分子态氧的已知指示化合物例如为钌络合物，以及金属化和未金属化的卟啉，如内消旋四(五氟苯基)四苯并卟啉铂(II)及内消旋-四(五氟苯基)四苯并卟啉钯(II)。在一种优选的实施方式中，所述颗粒的所述共聚物为三元共聚物，即由三种不同单体或单体单元组成的共聚物。在一种优选的实施方式中，所述颗粒基本上或完全由所述聚合物或共聚物组成。物理吸附至透氧层上或嵌入至透氧层载体材料中的指示化合物可从透氧层的聚合物材料中溶出，而且在用于100℃以上温度的有机溶剂中时尤其如此。因此，氧测量的质量随着操作时间的增加而下降，，从而显著缩短透氧层的工作寿命。此外，在经受化学应力和热应力之后，测量系统需要重新校准。然而，尤其在化学工业中对爆炸性有机溶剂/氧混合物进行监测的情形中，或者在对油性天然物质或食品进行巴氏灭菌的情形中，透氧层对反复且长时间的化学应力和热应力的承受能力至为重要。通过对所述聚合物或共聚物中的指示化合物进行共价键合，可以防止该化合物从透氧层中溶出。除其他因素之外，与所述颗粒的共价键合可以降低所述指示化合物的迁移率，从而大大提高了该化合物从透氧层中移出的难度。因此，与迄今为止使用的透氧层相比，当使用本专利技术的透氧层时，在经历高温下的化学应力后，无需对测量系统进行重新校准。所述透氧层的高化学稳定性和高热稳定性甚至允许其用于测量100℃以上温度的正庚烷、乙醇、乙腈、二氯甲烷及丙酮等有机溶剂中的氧。所述透氧层的稳定性可确保稳定的氧测量的质量，并延长该透氧层的工作寿命。因此，通过使用该透氧层，可实现具有长期稳定性并能够用于多种用途的测氧系统。此外，通过对所述聚合物或共聚物中的指示化合物进行共价键合，还有助于通过相转化法制造所述透氧层。在该方法中，首先将所述载体材料溶于N-甲基吡咯烷酮等溶剂中，然后使其与所述至少一种颗粒接触。N-甲基吡咯烷酮等溶剂可将非共价键合的指示化合物从所述颗粒的聚合物或共聚物中溶出，因而可使得指示化合物的光化学性质发生不利变化。然而，由于所述颗粒的聚合物或共聚物具有化学共价键合的指示化合物，因此可防止该指示化合物溶出，从而能够实现以相转化法可靠地制造本专利技术的透氧层。与已知的感测层的制造中使用的溶胶凝胶法相比，相转化法具有更好的再现性。此外，溶胶凝胶法所制的透氧层机械稳定性较差，从而使得即使轻微的表面损伤也会导致其完全破坏。与此相比，本专利技术的透氧层具有良好的机械稳定性，因此可用于多种应用领域。总之，与已知的透氧层相比，本专利技术的透氧层具有高的机械稳定性、化学稳定性及热稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测分子态氧的透氧层，其特征在于，所述透氧层具有内含至少一种颗粒的载体材料，所述载体材料为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物，所述颗粒包括聚合物或共聚物，所述颗粒的所述聚合物或共聚物具有用于检测分子态氧的化学共价键合指示化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.18 DE 102016119810.21.一种用于检测分子态氧的透氧层，其特征在于，所述透氧层具有内含至少一种颗粒的载体材料，所述载体材料为聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯共聚物，所述颗粒包括聚合物或共聚物，所述颗粒的所述聚合物或共聚物具有用于检测分子态氧的化学共价键合指示化合物。2.根据权利要求1所述的透氧层，其特征在于，所述透氧层的厚度为约10μm至约300μm，优选为约50μm至约250μm，进一步优选为约80μm至约200μm。3.根据权利要求1或2所述的透氧层，其特征在于，所述透氧层具有孔隙，所述孔隙的直径为约0.05μm至约2μm，优选为约0.1μm至约1μm，进一步优选为约0.2μm至约0.5μm，进一步优选为约0.45μm至约0.5μm。4.根据权利要求1至3当中任何一项所述的透氧层，其特征在于，所述颗粒包括由作为第一单体的指示化合物与至少第二单体组成的共聚物，所述第二单体选自苯乙烯，单取代苯乙烯，多取代苯乙烯，二乙烯基苯，丙烯酸烷酯，甲基丙烯酸烷酯，二甲基丙烯酸酯，丙烯酰胺，双丙烯酰胺，乙烯基磺酰胺，O-乙烯基醚及其混合物。5.根据权利要求4所述的透氧层，其特征在于，所述指示化合物为式(I)化合物：其中：M为Pd2+或Pt2+；每一R1均独立地为CF3或H；每一R2均独立地为-(CH2)n-R3或H，其中，至少一个R2为-(CH2)n-R3；每一R3均独立地为邻苯乙烯基，间苯乙烯基，对苯乙烯基，乙烯基，丙烯酰胺基，甲基丙烯酰胺基，丙烯酸酯基，甲基丙烯酸酯基，磺酸乙烯酯基，或乙烯基磺酰胺基；以及当R3为乙烯基，丙烯酰胺基，甲基丙烯酰胺基，丙烯酸酯基，甲基丙烯酸酯基，磺酸乙烯酯基或乙烯基磺酰胺基时，n为0～12的整数；当R3为邻苯乙烯基，间苯乙烯基或对苯乙烯基时，n为1～12的整数。6.根据权利要求4所述的透氧层，其特征在于，所述指示化合物为式(II)化合物：其中：M为Pd2+或Pt2+；每一R1均独立地为CF3或H；每一R2均独立地为-(CH2)n-R3或H，其中，至少一个R2为-(CH2)n-R3；每一R3均...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳迪亚斯迈克尔·奥尔特加·舒尔特，迪尔克·舍恩菲斯，斯佩拉·扎乔，萨拉·西莫纳托，
申请(专利权)人：哈美顿博纳图斯股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH