水凝胶、其制备方法及其在pH检测方面的应用技术

本发明专利技术公开了一种水凝胶、其制备方法及其在pH检测方面的应用，属于pH检测技术领域。其技术方案包括将酚红与壳聚糖通过曼尼希反应结合生成烷基胺衍生物，即得到聚合物染料；分别配制聚合物染料溶液、明胶溶液、海藻酸钠溶液、戊二醛溶液，将海藻酸钠溶液与所述戊二醛溶液混合，得到混合溶液，将聚合物染料溶液及明胶溶液加入混合溶液中，制备得到水凝胶。本发明专利技术应用于pH检测方面，解决现有水凝胶与pH染料只是通过物理作用进行结合，仍然存在指示剂易泄露，检测准确性及灵敏度低的问题，具有价格低、普适性高、稳定性好、便携、耐用的特点。耐用的特点。耐用的特点。

【技术实现步骤摘要】
水凝胶、其制备方法及其在pH检测方面的应用


[0001]本专利技术属于pH检测
，尤其涉及一种水凝胶、其制备方法及其在pH检测方面的应用。

技术介绍

[0002]pH值检测技术是应用于各行各业的一项技术，目前已有许多仪器和物质用于检测pH值，例如，pH计，pH试纸以及pH指示剂。然而，上述检测手段存在较多问题，其中，pH计价格昂贵，缺乏便携性，普及度不够；pH试纸精确度不够，无法重复使用；pH指示剂被氧化、降解，稳定性差。
[0003]为了解决上述问题，越来越多的研究者致力于研究可视化检测pH的智能材料，其中，具有显著颜色变化且可以实现廉价、连续的pH检测的pH敏感比色染料成为研究热点。水凝胶是水溶胀聚合物材料，其具有独特的三维结构，有较高的孔隙率，生物相容性高、易于制造已被应用于生物和化学传感器的开发，成为保护指示剂，实现可视化检测pH的理想材料。目前，已有通过水凝胶保护pH染料的报道，如通过包埋法将酚红包裹到溶胶
‑
凝胶基质中、通过浸渍法将酚红加入水凝胶中，克服了目前指示的氧化降解问题。
[0004]然而，上述水凝胶与pH染料只是通过物理作用进行结合，仍然存在指示剂易泄露，检测准确性及灵敏度低的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足之处，本专利技术所要解决的技术问题是克服现有水凝胶与pH染料只是通过物理作用进行结合，仍然存在指示剂易泄露，检测准确性及灵敏度低的问题，提出一种具有价格低、普适性高、稳定性好、便携、耐用的水凝胶、其制备方法及其在pH检测方面的应用。
[0006]为解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]本专利技术一方面提供一种水凝胶的制备方法，包括：
[0008]聚合物染料制备步骤，包括将酚红与壳聚糖通过曼尼希反应结合生成烷基胺衍生物，即得到所述聚合物染料；
[0009]水凝胶制备步骤，包括分别配制聚合物染料溶液、明胶溶液、海藻酸钠溶液、戊二醛溶液，将所述海藻酸钠溶液与所述戊二醛溶液混合，得到混合溶液，将所述聚合物染料溶液及明胶溶液加入所述混合溶液中，制备得到所述水凝胶；
[0010]配制聚合物染料溶液包括将所述聚合物染料与壳聚糖溶于乙酸中，得到所述聚合物染料溶液。
[0011]作为优选，所述聚合物染料制备步骤包括：将酚红、甲醛及壳聚糖通过曼尼希反应结合生成烷基胺衍生物，即得到所述聚合物染料。
[0012]作为优选，所述水凝胶制备步骤中
[0013]配制海藻酸钠溶液包括：将1份海藻酸钠溶于100份水中，得到所述海藻酸钠溶液；
[0014]水凝胶制备步骤中配制戊二醛溶液包括：将4份质量浓度为25％的戊二醛溶于100份水中，制备戊二醛溶液；
[0015]所述混合溶液中所述海藻酸钠溶液与所述戊二醛溶液的体积比为1:0.25
‑
2。
[0016]作为优选，所述水凝胶制备步骤中
[0017]配制聚合物染料溶液具体包括：将1份壳聚糖与0.02份所述聚合物染料溶于100份1％乙酸中，室温搅拌过夜，得到所述聚合物染料溶液；
[0018]配制明胶溶液包括：将1份明胶溶于100份水中，得到所述明胶溶液；
[0019]所述壳聚糖与所述明胶的质量比为1:0.25
‑
3。
[0020]作为优选，所述聚合物染料制备步骤具体包括：
[0021]在反应容器中，将1份酚红溶于50份N,N
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二甲基甲酰胺和0.04份甲醛中，得到酚红甲醛溶液；
[0022]将1份壳聚糖溶于100份1％乙酸中，得到壳聚糖溶液；
[0023]将所述酚红甲醛溶液加至所述壳聚糖溶液中，60℃匀速搅拌，反应24h，得到反应后溶液；
[0024]将1M NaOH加入所述反应后溶液中，得到沉淀，离心过滤，并用乙醇洗涤，在60℃的烘箱中干燥后获得所述聚合物染料。
[0025]本专利技术另一方面还提供一种水凝胶，由上述任一技术方案所述的水凝胶的制备方法制备得到。
[0026]本专利技术还提供一种水凝胶在pH检测方面的应用，所述水凝胶由上述任一技术方案制备得到。
[0027]作为优选，包括：
[0028]配制pH为1
‑
12的标准溶液，将制备得到的所述水凝胶放入所述标准溶液中，水凝胶将会显示不同的颜色，用手机拍照分析读取RGB数据，根据对RGB三条信号的数据分析绘制标准曲线，得到RGB与pH的关系，在后续使用中，可以通过拍照得到RGB数据，根据所述标准曲线找到对应的pH。
[0029]作为优选，所述水凝胶为水凝胶球。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0031]本专利技术提供一种水凝胶，酚红和壳聚糖通过化学键结合，防止了染料泄露，稳定性高，且检测精度高；制备水凝胶球有较好的生物相容性，具有价格低、普适性高、稳定性好具有便携性及耐用性的优点。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例所提供的酚红与壳聚糖反应过程示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例所提供的水凝胶制备流程图；
[0034]图3为本专利技术实施例1所提供的水凝胶储存前后的吸光度结果；
[0035]图4为本专利技术实施例1所提供的水凝胶储存前后的检测pH结果；
[0036]图5为本专利技术实施例1所提供的水凝胶灵敏度检测结果；
[0037]图6为由本专利技术实施例1所提供的水凝胶显色照片；
[0038]图7为由本专利技术实施例1所提供的水凝胶标准曲线a；
[0039]图8为由本专利技术实施例1所提供的水凝胶标准曲线b；
[0040]图9为由本专利技术实施例1所提供的水凝胶标准曲线c；
[0041]图10为本专利技术实施例1
‑
4所提供的水凝胶的机械强度实验结果；
[0042]图11为本专利技术实施例1
‑
4所提供的水凝胶的溶胀率实验结果；
[0043]图12为本专利技术实施例5
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9所提供的水凝胶的显色反应结果示意图。
具体实施方式
[0044]下面将结合附图对本专利技术具体实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术总的技术方案的部分具体实施方式，而非全部的实施方式。基于本专利技术的总的构思，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都落于本专利技术保护的范围。
[0045]本专利技术一方面提供一种水凝胶的制备方法，包括：
[0046]S1：聚合物染料制备步骤，包括将酚红与壳聚糖通过曼尼希反应结合生成烷基胺衍生物，即得到所述聚合物染料。该步骤中，酚红与壳聚糖通过曼尼希反应结合，如图1所示，酚红含有活化的CH
‑
与壳聚糖的NH2‑
和甲醛生成烷基胺衍生物，形成稳定的聚合物，有利于防止染料泄露，提高了酚红的稳定性，同时保持了酚红的检测灵敏度。在一优选实施例中，所述聚合物染料制备步骤包括：将酚红、甲醛及壳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：聚合物染料制备步骤，包括将酚红与壳聚糖通过曼尼希反应结合生成烷基胺衍生物，即得到所述聚合物染料；水凝胶制备步骤，包括分别配制聚合物染料溶液、明胶溶液、海藻酸钠溶液、戊二醛溶液，将所述海藻酸钠溶液与所述戊二醛溶液混合，得到混合溶液，将所述聚合物染料溶液及明胶溶液加入所述混合溶液中，制备得到所述水凝胶；配制聚合物染料溶液包括将所述聚合物染料与壳聚糖溶于乙酸中，得到所述聚合物染料溶液。2.根据权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚合物染料制备步骤包括：将酚红、甲醛及壳聚糖通过曼尼希反应结合生成烷基胺衍生物，即得到所述聚合物染料。3.根据权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述水凝胶制备步骤中配制海藻酸钠溶液包括：将1份海藻酸钠溶于100份水中，得到所述海藻酸钠溶液；水凝胶制备步骤中配制戊二醛溶液包括：将4份质量浓度为25％的戊二醛溶于100份水中，制备戊二醛溶液；所述混合溶液中所述海藻酸钠溶液与所述戊二醛溶液的体积比为1:0.25
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2。4.根据权利要求1所述的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述水凝胶制备步骤中配制聚合物染料溶液具体包括：将1份壳聚糖与0.02份所述聚合物染料溶于100份1％乙酸中，室温搅拌过夜，得到所述聚合物染料溶液；配制明胶溶液包括：将1份明胶溶于100份水中，得到所述明胶溶液；所述壳聚糖与所述明...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜磊，赵中华，仲俊洁，赵喜喜，李友训，王萌，王博，杨丽敏，
申请(专利权)人：山东省海洋科学研究院青岛国家海洋科学研究中心，
类型：发明
国别省市：