【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ph传感材料，具体涉及一种机械性能优良的可重复测ph的水凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、酸碱度是衡量液体酸碱度大小的值，用ph表示。常温下，当溶液ph等于7时为中性；溶液ph大于7时为碱性；溶液ph小于7时为酸性。ph值在生物、化学、医学、环境等领域中有很重要的意义。其中在生物中ph值决定了生物大分子的结构和活性，在化学中许多特定的化学反应都需要相应的ph值进行调控，而人体维持正常的生理活动需要维持体液的酸碱平衡。同时在环境保护中，对自然水体ph的监测是判断水体污染程度的一个非常重要的参数，而水生动植物生存也需要有适当的ph范围。过去传统的测量ph值的方法分为三类，第一类，是通过ph试纸在监测溶液过程中试纸颜色变化与标准比色卡对比得出ph数值，这类方法操作简单，但精度不高，并且一张ph试纸同一个位置只能进行一次监测，无法进行长期高效的监测；第二类为通过酸碱指示剂的变色进行滴定得出精确的数值，此类方法精确度高但操作十分复杂，需要借助大量仪器，成本高，得出结果速度偏慢；第三类是使用ph计测量，仪器的精度高速度快，但需要在使用之前进行校对，并且电极容易被腐蚀使用一段时间需要进行更换，成本高。ph测量方法用物理方式，很难实现，因为氢离子浓度是直接影响溶液酸碱度的根本原因。氢离子分子量小，很难直接影响溶液的物理性质，因此测量ph值的三种常用方法本质依旧是化学反应。故一款传感器就需要有ph敏感部分用来反映溶液的酸碱度，需要有与水分子交互能力优良的基体作为敏感部分的承载层。
2、水凝胶微观是一种高分子的网状结构，水
3、然而上述ph传感水凝胶，包括非集成电子ph传感元件的水凝胶和集成电子ph传感元件的水凝胶。非集成电子ph传感元件的水凝胶，通过依赖水凝胶动态分子网格对ph敏感材料的物理吸附集成为ph传感水凝胶，这种技术下制备ph传感水凝胶，随着监测的进行，准确度会下降，无法对环境的ph进行长期可逆监测；集成电子ph传感元件的水凝胶，虽可实现ph长效监测，但电子ph传感元件具备腐蚀的风险，成本偏高，并且集成电子元件后，水凝胶本身机械性能一般，这对水凝胶的柔性，具备很大影响。可见构建一种可以实现机械性能优良、长期可逆监测、应用方便的ph传感水凝胶仍是一个重大挑战。
技术实现思路
1、针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种机械性能优良的可重复测ph的水凝胶，以解决现有长效ph传感水凝胶机械性能差的技术问题。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种机械性能优良的可重复测ph的水凝胶，所述水凝胶为以聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶为基质，在氨基修饰之后与苯酚红通过共价接枝方法构建的聚2-甲基丙烯酸羟乙酯-苯酚红水凝胶。
4、一种机械性能优良的可重复测ph的水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
5、(1)聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶氨基化修饰：将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、boc-β-丙氨酸和4-二甲氨基吡啶的混合溶液与聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶混合酯化过夜，将修饰后的水凝胶在ph＝2～4下酸化处理2～5h，反复冲洗浸泡，使得溶液变为中性为止，得到phema-nh2；
6、(2)将phema-nh2加至苯酚红溶液中，滴加甲醛溶液，在60～80℃搅拌12～48h，反应产物反复冲洗浸泡，即可得到可重复测ph的聚2-甲基丙烯酸羟乙酯-苯酚红水凝胶。
7、更优地，步骤(1)中，所述聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶的制备过程为：将2-甲基丙烯酸羟乙酯的水溶液和过硫酸铵在35～40℃下搅拌0.5～2h混合均匀，加入四甲基乙二胺搅拌均匀后加入培养皿，室温下8～10h成胶，得到聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶。
8、更进一步地，所述2-甲基丙烯酸羟乙酯的水溶液的质量百分比为30～60％，所述过硫酸铵占反应体系总质量的0.1％。
9、更优地，步骤(1)中，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、boc-β-丙氨酸和4-二甲氨基吡啶的摩尔比为7～8∶3～4∶1，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、boc-β-丙氨酸和4-二甲氨基吡啶的总质量为聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶质量的20～30％。
10、更优地，步骤(2)中，所述苯酚红溶液的质量百分比浓度为0.1％，lg聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶对应苯酚红溶液的体积为10～20ml，甲醛加入量为苯酚红溶液体积的0.5～1％。
11、综上所述，相比于现有技术，本专利技术具有如下优点及益效果：
12、1、本专利技术提供的长效ph传感水凝胶在强机械搅拌的作用下仍然保持机械稳定性，并且十分具备灵活性，在外界压力作用下，可以发生拉伸、弯曲等应变而不损毁其结构，表明其机械性能十分优良。
13、2、本专利技术通过氨基修饰只为了提供下一步反应的活性位点，利用氨基与酚红通过曼尼希反应形成共价键，因此具有很强的稳定性，能够实现长期监测，且具有优异的可逆性，可以实现对ph值的反复检测。
14、3、本专利技术在接枝苯酚红时，添加了甲醛，增加了曼尼希反应的效率，增强了共价接枝效果，如果在此过程中不添加甲醛，我们发现共价接枝的反应效率很低，甚至可能无法发生共价接枝反应。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种机械性能优良的可重复测pH的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶为以聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶为基质，在氨基修饰之后与苯酚红通过共价接枝方法构建的聚2-甲基丙烯酸羟乙酯-苯酚红水凝胶。
2.如权利要求1所述的机械性能优良的可重复测pH的水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的机械性能优良的可重复测pH的水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶的制备过程为：将2-甲基丙烯酸羟乙酯的水溶液和过硫酸铵在35～40℃下搅拌0.5～2h混合均匀，加入四甲基乙二胺搅拌均匀后加入培养皿，室温下8～10h成胶，得到聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶。
4.如权利要求3所述的机械性能优良的可重复测pH的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述2-甲基丙烯酸羟乙酯的水溶液的质量百分比为30～60％，所述过硫酸铵占反应体系总质量的0.1％。
5.如权利要求2所述的机械性能优良的可重复测pH的水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、BOC-β-丙氨酸和4
6.如权利要求2所述的机械性能优良的可重复测pH的水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述苯酚红溶液的质量百分比浓度为0.1％，lg聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶对应苯酚红溶液的体积为10～20ml，甲醛加入量为苯酚红溶液体积的0.5～1％。
...【技术特征摘要】
1.一种机械性能优良的可重复测ph的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶为以聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶为基质，在氨基修饰之后与苯酚红通过共价接枝方法构建的聚2-甲基丙烯酸羟乙酯-苯酚红水凝胶。
2.如权利要求1所述的机械性能优良的可重复测ph的水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.如权利要求2所述的机械性能优良的可重复测ph的水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶的制备过程为：将2-甲基丙烯酸羟乙酯的水溶液和过硫酸铵在35～40℃下搅拌0.5～2h混合均匀，加入四甲基乙二胺搅拌均匀后加入培养皿，室温下8～10h成胶，得到聚2-甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶。
4.如权利要求3所述的机械性能优良的可重复测ph的水凝胶的制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：苟雪，刘来义，朱子馨，朱韶美，黄晨峻，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。