一种氨气显色传感纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种氨气显色传感纤维及其制备方法和应用。该氨气显色传感纤维的制备方法为：将吸附有显色指示剂的羊毛超细粉体加入至纺丝液中进行纺丝，即得氨气显色传感纤维。本发明专利技术的氨气显色传感纤维的制备方法，羊毛超细粉体能均匀分散显色指示剂，且羊毛超细粉体对氨气具有良好的吸附性能和捕捉性能，增加氨气显色指示剂与氨气的接触时间，提高显色灵敏度和反应时间，5秒对10ppm的氨气具有良好的变色性能；利用湿法纺丝将羊毛纤维和显色指示剂结合一起，提高了耐水洗牢度和重复性及稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种氨气显色传感纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及氨气显色传感材料
，尤其涉及一种氨气显色传感纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氨气作为一种常见的无机化合物，广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域。氨气是一种有毒气体，它对动物或人体的上呼吸道有腐蚀和刺激作用，常被吸附在皮肤黏膜和眼结膜上，从而产生刺激和炎症。美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)建议在30min内氨气浓度应限制在300
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‑6范围内。另外，氨气作为一种代谢产物，已被公认为是诊断糖尿病、哮喘、肾脏疾病、恶性肿瘤和肺癌的一种生物标记。因此，无论是空气质量监测领域还是医疗领域，氨气的实时监测都是极为必要的。传统的氨气检测方法是光学法、量热法、气相色谱法和声学法。这些方法需要专用的仪器设备，存在检出灵敏度低、选择性差、易受干扰、使用不便、不能实时监测等缺点。而气敏变色传感器可有效克服上述传统方法存在问题，是一种极具发展前景的氨气检测方法。NH3的比色检测在文献中已经有较多的报道。利用溴酚蓝(BPB)、溴甲酚绿(BCG)、溴甲酚紫(BCP)、溴酚红(BPR)等pH指示剂可以实现NH3的瞬时浓度变化检测。颜色的变化依赖于指示剂与NH3反应时的质子化和/或去质子化。有报道利用亲水聚合物膜结合单一或混合pH指示剂制备NH3显色传感器，然而，亲水性薄膜指示剂的灵敏度可能会受到温度或湿度变化的影响，特别是在不同的存储条件下使用时，环境的湿度水平可能会抑制指示器的灵敏度，导致错误的指示，而且薄膜由于低暴露表面积的凝聚结构，导致显色指示剂和氨气之间的相互作用有限，因此显色速度慢，因此有必要研究可替代的基底材料，以提高NH3显色灵敏性、显色速率。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提出了一种氨气显色传感纤维及其制备方法和应用，以解决现有技术存在的缺陷。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种氨气显色传感纤维的制备方法，包括以下步骤：
[0005]将羊毛纤维或羊毛织物进行研磨，得到羊毛超细粉体；
[0006]将显色指示剂加入至水中，搅拌，得到第一溶液；
[0007]将羊毛超细粉体加入至水中，搅拌，得到第二溶液；
[0008]将第一溶液和第二溶液混合，冷冻干燥，得到吸附有显色指示剂的羊毛超细粉体；
[0009]将棉织物加入至离子液体和DMSO的混合溶液中，搅拌后得到纺丝液；
[0010]将吸附有显色指示剂的羊毛超细粉体加入至纺丝液中进行纺丝，即得氨气显色传感纤维。
[0011]优选的是，所述的氨气显色传感纤维的制备方法，所述羊毛超细粉体的比表面积为100～120m2/g、平均粒径为2～5μm。
[0012]优选的是，所述的氨气显色传感纤维的制备方法，将羊毛纤维或羊毛织物进行研
磨，得到羊毛超细粉体具体包括：将羊毛纤维剪成1～3cm的短纤维或将羊毛织物剪成1～3cm的碎片，然后置于冷冻研磨机的样品桶中，同时样品桶中放入研磨球，每研磨1～3min间歇冷冻时间1～3min，研磨频率为25～30Hz，循环3～5次，研磨结束后得到羊毛超细粉体。
[0013]优选的是，所述的氨气显色传感纤维的制备方法，所述显色指示剂包括氯酚红、甲基红、溴酚蓝、溴甲酚绿、溴百里酚蓝中的至少一种。
[0014]优选的是，所述的氨气显色传感纤维的制备方法，将显色指示剂加入至水中，搅拌，得到第一溶液的步骤中，显色指示剂与水的质量体积比为(0.3～0.5)g:2～4mL；
[0015]将羊毛超细粉体加入至水中，搅拌，得到第二溶液的步骤中，羊毛超细粉体与水的质量体积比为(0.3～0.5)g:2～4mL。
[0016]优选的是，所述的氨气显色传感纤维的制备方法，所述离子液体包括1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐或1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐；
[0017]混合溶液中离子液体和DMSO的体积比为(30～70):(30～70)。
[0018]优选的是，所述的氨气显色传感纤维的制备方法，将棉织物加入至离子液体和DMSO的混合溶液中，于85～95℃下搅拌60～120min，得到纺丝液。
[0019]优选的是，所述的氨气显色传感纤维的制备方法，将吸附有显色指示剂的羊毛超细粉体加入至纺丝液中进行纺丝的步骤中，吸附有显色指示剂的羊毛超细粉体与纺丝液的质量体积比为(0.03～0.05)g:(80～120)mL；
[0020]纺丝参数为：温度为55～65℃、喷丝头孔径为0.33～0.5mm、挤出速度为1～1.5m/min，凝固浴为水溶液。
[0021]第二方面，本专利技术还提供了一种氨气显色传感纤维，采用所述的制备方法制备得到。
[0022]第三方面，本专利技术还提供了一种所述的制备方法制备得到的氨气显色传感纤维或所述的氨气显色传感纤维在检测氨气中的应用。
[0023]本专利技术的氨气显色传感纤维的制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术的氨气显色传感纤维的制备方法，羊毛超细粉体能均匀分散显色指示剂，且羊毛超细粉体对氨气具有良好的吸附性能和捕捉性能，增加氨气显色指示剂与氨气的接触时间，提高显色灵敏度和反应时间，5秒对10ppm的氨气具有良好的变色性能；利用湿法纺丝将羊毛纤维和显色指示剂结合一起，提高了耐水洗牢度和重复性及稳定性。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例1中制备得到的羊毛超细粉体的样品图；
[0027]图2为本专利技术实施例1中制备得到的羊毛超细粉体的SEM图；
[0028]图3中a为对比例1步骤S2中溴百里酚蓝加入至纺丝液中的照片，图3中b为实施例1步骤S6中吸附溴百里酚蓝的羊毛超细粉体加入至纺丝液中的照片；
[0029]图4为实施例1中制备得到的氨气显色传感纤维在NH3环境中变色前后照片；
[0030]图5为实施例1中制备得到的氨气显色传感纤维的电镜扫描图；
[0031]图6为实施例1和对比例1中制备得到的氨气显色传感纤维的色度b*图；
[0032]图7为实施例1和对比例1中制备得到的氨气显色传感纤维的总色差dE图；
[0033]图8为实施例1中制备得到的氨气显色传感纤维重复6次在NH3环境中30秒的总色差dE图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨气显色传感纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将羊毛纤维或羊毛织物进行研磨，得到羊毛超细粉体；将显色指示剂加入至水中，搅拌，得到第一溶液；将羊毛超细粉体加入至水中，搅拌，得到第二溶液；将第一溶液和第二溶液混合，冷冻干燥，得到吸附有显色指示剂的羊毛超细粉体；将棉织物加入至离子液体和DMSO的混合溶液中，搅拌后得到纺丝液；将吸附有显色指示剂的羊毛超细粉体加入至纺丝液中进行纺丝，即得氨气显色传感纤维。2.如权利要求1所述的氨气显色传感纤维的制备方法，其特征在于，所述羊毛超细粉体的比表面积为100～120m2/g、平均粒径为2～5μm。3.如权利要求1所述的氨气显色传感纤维的制备方法，其特征在于，将羊毛纤维或羊毛织物进行研磨，得到羊毛超细粉体具体包括：将羊毛纤维剪成1～3cm的短纤维或将羊毛织物剪成1～3cm的碎片，然后置于冷冻研磨机的样品桶中，同时样品桶中放入研磨球，每研磨1～3min间歇冷冻时间1～3min，研磨频率为25～30Hz，循环3～5次，研磨结束后得到羊毛超细粉体。4.如权利要求1所述的氨气显色传感纤维的制备方法，其特征在于，所述显色指示剂包括氯酚红、甲基红、溴酚蓝、溴甲酚绿、溴百里酚蓝中的至少一种。5.如权利要求1所述的氨气显色传感纤维的制备方法，其特征在于，将显色指示剂加入至水中，搅拌，得到第一溶液的步骤中，显色指示剂与水的质量体积比为(0.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永明，汪思焕，王金凤，刘清涛，曾贝妮，朱茜茜，张守伟，郭套连，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：