【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种基于相分离蓄水结构的传感膜在监测二氧化碳的应用，属于气体监测。
技术介绍
1、二氧化碳是空气和人体呼出气的重要组成部分。一方面，含量正常的时候它对人体无危害，但超过了一定含量之后会影响人们的呼吸系统，因为血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒。人体对空气中二氧化碳的增长非常敏感，二氧化碳含量每增加0.5％会导致人体的明显反映，达到1％(1000ppm)时，会感到沉闷，注意力开始不集中，心悸；达到1500-2000ppm时，人们会感到气喘、头痛、眩晕；达到5000ppm以上时人体机能严重混乱，使人丧失知觉、神志不清。同时，二氧化碳作为重要的呼吸代谢产物，二氧化碳的监测也常用作监测呼吸和疾病诊断的重要指标参数。然后，目前现有的绝大多数二氧化碳传感器多少都会受到湿度的影响，为了解决这一问题，常自带湿度校正的模块，导致传感器成本较高，无法大规模使用。
2、基于比色化学原理的二氧化碳传感器具有成本低、制备简便、易集成等特点，但绝大多数都停留在实验室测试阶段，其最主要的原因同样是由于湿度造成的强烈干扰。文献报道的基于比色化学原理的二氧化碳报道的传感薄膜中大量使用磷酸脂或邻苯二甲酸类增塑剂以增加基底聚合物的成膜性，特别是磷酸酯类增塑剂，从化学性质上说该类增塑剂随着酯基烷烃链增长，其疏水性增大，但忽略了磷酸根自身无法克服的水分子结合能力。这一特点造成了传感膜结构中存在水分子交换通道，当湿度大于80％时，二氧化碳大量水合，薄膜整体酸性迅速增大导致薄膜内分子间作用力的平衡被破坏(离子键增多、疏水作用减弱)，整体结构发
技术实现思路
1、本申请通过引入两亲型表面活性剂改变传感膜分子结构进行设计，切断水分子交换通道，进而实现在高湿度条件下的正常工作，解决现有二氧化碳传感器中的共性问题，降低传感器成本。
2、根据本申请的一个方面，提供了一种基于相分离蓄水结构的传感膜在监测二氧化碳的应用，包括以下步骤：
3、步骤1：将传感膜置于气体检测腔内，将一系列已知浓度的co2充入所述气体检测腔内，待传感膜颜色稳定后，记录传感膜的颜色值，以co2的浓度为横坐标，传感膜的颜色值为纵坐标绘制标准工作曲线；
4、步骤2：在与步骤1相同的条件下，向气体检测腔内通入未知浓度的待测co2，利用步骤1绘制的标准工作曲线得到待测co2的浓度；
5、其中所述传感膜包括疏水聚合物、ph指示剂、两亲型表面活性剂、有机碱；
6、所述两亲型表面活性剂的疏水端与所述疏水聚合物连接，所述两亲型表面活性剂的亲水端向内聚合形成微囊；
7、所述ph指示剂和有机碱包埋与所述微囊内。
8、该方法通过物理包埋的ph指示剂对二氧化碳与聚合物薄膜蓄水层中水分子水合形成碳酸所引起的ph变化，可对二氧化碳进行有效的检测。此外，由于两亲型表面活性剂的引入，在薄膜表面形成疏水/亲水分离层，抑制了环境空气中水分子的渗透，切断了传统基于ph指示剂的二氧化碳传感膜内外存在的水分子交换通道，保持了薄膜结构的稳定。而亲水端的结合水可以保证二氧化碳的水合，从而实现了所专利技术的薄膜在百分之百相对湿度条件下颜色值与二氧化碳浓度成比例关系。
9、可选地，所述两亲型表面活性剂选自司盘、吐温、曲拉通中的至少一种。
10、可选地，所述疏水聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚丙烯、乙基纤维素、聚偏氟乙烯中的至少一种，所述疏水聚合物的聚合度为10000～1000000。
11、可选地，所述ph指示剂选自二甲酚橙、二甲酚蓝、姜黄素、百里酚酞、百里酚蓝、α萘酚酞、甲酚红、苯酚红、亮黄、邻甲酚酞、间甲酚紫、橙黄ii中的至少一种。
12、可选地，所述有机碱选自四丁基氢氧化铵、四辛基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵中的任意一种。
13、可选地，所述传感膜的制备方法为：将疏水聚合物、两亲型表面活性剂、ph指示剂和有机碱搅拌均匀，将得到的溶液涂覆在塑料或玻璃上，真空干燥，得到所述传感膜。
14、可选地，所述传感膜中各组分的质量占比为：疏水聚合物100～500份，两亲型表面活性剂100～1000份，ph指示剂1～20份，有机碱50～1000份。
15、可选地，所述有机溶剂选自甲苯、甲醇、乙醇、四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种。
16、可选地，所述薄膜颜色值基于rgb或hsv进行对比辨别。
17、本申请能产生的有益效果包括：
18、1)本申请所提供的用于检测二氧化碳的传感膜，引入两亲型表面活性剂，在薄膜表面形成疏水/亲水分离层，抑制了环境空气中水分子的渗透，切断了传统基于ph指示剂的二氧化碳传感膜内外存在的水分子交换通道，保持了薄膜结构的稳定。
19、2)本申请所提供的用于检测二氧化碳的传感膜，利用蓄水层代替环境结合水，保证了在高湿度条件下二氧化碳的精确监测。
20、3)本申请所提供的传感膜的制备方法，制备简单、响应速度快、成本低。
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1.一种基于相分离蓄水结构的传感膜在监测二氧化碳的应用，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述两亲型表面活性剂选自司盘、吐温、曲拉通中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述疏水聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚丙烯、乙基纤维素、聚偏氟乙烯中的至少一种，所述疏水聚合物的聚合度为10000～1000000。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述pH指示剂选自二甲酚橙、二甲酚蓝、姜黄素、百里酚酞、百里酚蓝、α萘酚酞、甲酚红、苯酚红、亮黄、邻甲酚酞、间甲酚紫、橙黄II中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述有机碱选自四丁基氢氧化铵、四辛基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述传感膜的制备方法为：将疏水聚合物、两亲型表面活性剂、pH指示剂和有机碱溶于有机溶剂中搅拌均匀，将得到的溶液涂覆在塑料或玻璃上，真空干燥，得到所述传感膜。
7.根据权利要求6所述的应用，其特
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述有机溶剂选自甲苯、甲醇、乙醇、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述薄膜颜色值基于RGB或HSV进行对比辨别。
...【技术特征摘要】
1.一种基于相分离蓄水结构的传感膜在监测二氧化碳的应用，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述两亲型表面活性剂选自司盘、吐温、曲拉通中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述疏水聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚丙烯、乙基纤维素、聚偏氟乙烯中的至少一种，所述疏水聚合物的聚合度为10000～1000000。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述ph指示剂选自二甲酚橙、二甲酚蓝、姜黄素、百里酚酞、百里酚蓝、α萘酚酞、甲酚红、苯酚红、亮黄、邻甲酚酞、间甲酚紫、橙黄ii中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述有机碱选自四丁基氢氧化铵、...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯亮，王昱，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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