专利名称：：猫尿液pH指示材料和一种pH指示硅胶猫砂及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种能够指示宠物(尤其是猫)尿PH值是否在正常范围之内的pH指示材料和pH指示硅胶猫砂及其生产方法。
背景技术：
：据国内外动物研究机构研究发现，猫的正常尿液为弱酸性的，pH值在5.5-7.5之间。许多患有疾病的猫的尿液pH值偏离正常范围转向酸性或碱性。猫尿液pH值异常的常见原因是猫下泌尿道疾病或猫泌尿系统综合症。pH偏高的尿液易导致镁结晶的形成，pH偏低的尿液易导致钙结晶的形成。所以，可以通过检验猫尿pH值来预知猫的健康状况，以便使宠物主人对猫的某些疾病加以早期预防。美国专利US6162646提供了一种基础猫砂材料(如膨润土)，其中添加了以聚合物泡沫(特别是聚氨酯泡沫)为基体材料的pH指示材料，用来检测酸性或碱性猫尿液，达到预防猫下泌尿道疾病的目的。欧洲专利EP0569232，公开了一种具有pH指示功能的猫砂，其成分是在膨润土材料中添加了由一种非吸水性的碳酸钙大理石片、花岗岩片或非水溶性聚合物材料(例如高交联聚丙烯酸钠)作为基体材料，利用水溶性聚合物将起PH指示作用的染料与基体材料粘结起来的pH指示材料。在这种指示材料中，该专利特别指出基体材料最好是非吸水性的、反光惰性载体，这样PH指示染料能够很容易地被水溶性聚合物包裹起来，并且保持在惰性载体(基体)材料的外表面；而如果用吸水性的基体材料，水溶性聚合物和水溶性pH指示染料就会进入基体材料内部而造成浪费。由于该专利推荐使用的是非吸水性基体材料，因此水溶性聚合物在干燥后起到的是粘合剂涂层的作用，用以固定pH指示剂染料。以上两件专利所选用的基础猫砂是膨润土，而PH指示材料的基体是采用塑料泡沫、高交联聚丙烯酸钠聚合物材料或大理石、花岗岩片为载体。膨润土的缺点是尿液浸湿后会粘到猫身上，且膨润土会与尿液存在离子交换，可能影响pH指示的准确性。而聚合物材料虽本身具有吸附猫尿的功能，但由于是不透明的，所以水溶性聚合物和/或水溶性pH指示染料就会进入基体材料内部而造成浪费。大理石、花岗岩等虽具有化学性质稳定的优点，3但由于其本身不能够吸附尿液，猫小便后尿液会直接渗透到其周围大量的膨润土上，而膨润土又由于吸水而马上结团，将在数量上占少数的pH指示材料包裹起来，影响了猫砂整体上的显色、变色效果，甚至不得不采取将pH指示材料手工撒在猫砂表面的做法，但这样做带来的问题是猫排泄过一次以后会掩埋自己的尿液，又会使在表面的pH指示材料被埋到膨润土里面造成浪费。且以上两件专利公开的pH指示材料与基础猫砂因材料不同，密度有差异，会导致猫砂中pH指示材料分布不均匀，也影响了猫砂整体上的显色、变色效果。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种猫尿液pH指示材料和一种pH指示硅胶猫砂及其制备方法，这种猫砂产品中pH指示材料分布均匀，能够敏感、稳定的指示猫尿液的酸碱度。本发明提供一种猫尿液pH指示材料，其特征在于以硅胶为载体，含有占pH指示材料总重量0.025-2%的pH混合指示剂和0.5-20%的水溶性聚合物，其中pH混合指示剂中甲基红与溴百里酚蓝的重量比为1:12-1:1。本发明的技术方案为pH混合指示剂占pH指示材料总重量的0.025-2%，优选为0.04-1.5%;水溶性聚合物占pH指示材料总重量的0.5-20%，优选为2.0-8.0%;pH混合指示剂中甲基红与溴百里酚蓝的重量比为1:12-1:1，优选为1:10-1:2。所述水溶性聚合物采用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、或聚乙烯醇中的一种或其中任意两种或两种以上的混合物。水溶性聚合物中聚乙烯吡咯垸酮(PVP)重均分子量范围优选2000-500000;聚乙二醇(PEG)重均分子量范围优选200-20000，更优选200-1500;聚乙烯醇(PVA)重均分子量范围优选1000-35000。所述载体硅胶为普通硅胶产品。优选块状硅胶，其平均孔容0.5-1.8ml/g，堆积密度200-700g/L，粒度0.5-8,更优选孔容0.76-1.5ml/g,堆积密度400-600g/L，粒度0.7-5咖。本发明提供一种利用前述pH指示材料制备的pH指示硅胶猫砂，其特征在于由pH指示材料与基础硅胶的混合物组成，其中PH指示材料占硅胶猫砂总重量的1-15%，优选2-10%。所述基础硅胶为普通硅胶产品，优选作为猫砂使用的块状硅胶，其平均孔容0.5-1.8ml/g，堆积密度200-700g/L，粒度0.5_8誦;更优选孔容0.76-1.5ml/g，堆积密度400-600g/L，粒度0.7-5mm。本发明所述基础硅胶与作为PH指示材料中载体的硅胶在比表、孔容等孔结构上既可以相同，也可以不同。优选采用与所述的PH指示材料中的硅胶为同一规格的块状硅胶。在使用本发明的含有PH指示材料的硅胶猫砂时，有问题的宠物尿液酸性pH值在约6.0以下，如5.0，甲基红会从黄色变成红色。因此，一个红色的外观显示猫排泄的是有问题的酸性尿液。当有问题的宠物尿液是碱性pH值，显示猫可能出现了泌尿综合症，例如，当pH值在7.5至8.0,溴百里酚蓝会从黄色变成蓝色或紫色的，再加上黄色甲基红，pH混合指示剂将呈现出绿色至紫色。一种制备pH指示硅胶猫砂的方法，包括以下步骤(a)将甲基红、溴百里酚蓝和水溶性聚合物溶解到乙醇和水的混合溶液中制成浸染溶液；或者将甲基红和溴百里酚蓝预先溶解到无水乙醇或以乙醇为主的醇溶液中，制成pH指示剂溶液，而将水溶性聚合物溶解到水中，再将两者混合起来，配制成浸染溶液。(b)将载体硅胶浸入浸染溶液中浸染，然后取出干燥，成为pH指示材料。优选浸染时间为0.5-20个小时，更优选为2-8小时。(c)将(b)制得的pH指示材料与没有经过处理的基础硅胶进行混合，其中pH指示材料占混合硅胶的比例优选为1-15%，更优选为2-10%。上述步骤(a)中，乙醇和水的混合溶液、无水乙醇(或以乙醇为主的醇溶液)的量和水的用量没有特别的限定，只要能使各助剂溶解、分散均匀，并能保证浸染时使各助剂组分均匀地浸渍到硅胶载体上就行，但从成本角度考虑优选无水乙醇的用量可以少至恰好将两种pH指示剂溶解。在配制好的浸染溶液中，pH指示剂的重量浓度优选为0.05-lwt%，更优选为0.1-0.5wt%;水溶性聚合物水溶液的浓度优选为1-10wt%，更优选为2-5wt%。本发明的硅胶猫砂的制备方法既可以采用上述步骤，也可以先用水溶性聚合物的水溶液浸渍载体硅胶一段时间，然后再加入pH指示剂溶液进行浸染，其中用水溶性聚合物水溶液浸渍载体硅胶的时间并不重要，可以从几分钟到几个小时，只要能使水溶性聚合物预先浸渍到硅胶中一部分就行。这种制备方法的作用是可以使pH指示剂较少地进入到载体硅胶的内部孔隙中，可以提高PH指示材料遇到宠物排泄物时显色的敏感性。本发明的pH指示硅胶猫砂，克服了现有pH指示猫砂的不足，pH指示材料中的载体和基础猫砂都采用同一种材料一硅胶，使两者的分散更均匀。而且由于硅胶化学性质稳定，不像膨润土那样具有显著的离子交换的性质，因而不会干扰猫尿液的pH值，提高了测试准确性。5本发明硅胶猫砂中的pH指示材料是负载了水溶性聚合物和两种pH指示剂的硅胶。其中一种指示剂在检测pH值小于5.6的溶液时会有显著的颜色变化，另一种指示剂在检测pH值大于7.4的溶液时会有显著的颜色变化。尤其是作为猫砂添加剂用于表明猫尿是酸性pH值(pH值大约低于5.6)，或者用于指示猫泌尿系统综合症(猫尿pH值在7.4或以上)。在这种方式下，当尿液与本发明的pH指示硅胶猫砂相接触时，就会被均匀分散在其中的pH指示材料所吸收，并与负载在其表面以及少部分进入其内部的pH混合指示剂相接触，从而使之能指示出猫尿液的pH值。不同pH值的尿液会使pH指示材料显示出不同的颜色。又由于硅胶本身是透明的，即使是已经进入到pH指示材料硅胶载体中的pH混合指示剂也不会形成浪费，而是会通过光的折射作用而显示出颜色的变化。而且由于本发明中的水溶性聚合物一方面在制备时能使PH混合指示剂(染料)在溶液中分散均匀，另一方面还可以在pH指示材料干燥后形成一层阻隔膜，能阻止pH混合指示剂(染料)进一步向载体硅胶的内部孔隙中扩散、渗透，使绝大部分pH指示剂染料都是负载在载体硅胶的表面，增加了其显色的敏感性。与现有技术的PH指示猫砂相比，本发明的含有pH指示材料的硅胶猫砂具有明显的优势。如前所述，由于其保证了pH指示材料载体和基础猫砂在材料的一致性，使得猫砂产品中PH指示材料分布均匀，能够敏感、稳定的指示猫尿液的酸碱度。其生产成本低廉、无毒、无放射性，制备工艺简单易行，而且外观色泽美观。具体实施例方式下面借助实施例对本发明进行详细的描述，但是应当指出，这些实施例仅是用于解释本发明，而不是对本发明的限制。实施例1将5kg孔容为0.91ml/g，堆积密度为386g/L，粒度为0.7-1.5nrn的块状硅胶放入配制好的pH指示剂浸染溶液中，此pH指示剂浸染溶液由5L浓度为0.3wt^的甲基红和溴百里酚蓝乙醇溶液(甲基红和溴百里酚蓝的重量比为1/10)，和IOL浓度为6wt呢的PEG-1500的水溶液混合而成，浸泡2小时后，在75'C烘干水分至4对％以下，此pH指示材料含0.lwt%的混合指示剂，4wt^的PEG-1500。得到的pH指示材料与相同规格的硅胶混合起来，使pH指示材料的重量百分数为5wt%，硅胶猫砂的性能测试数据见表1:表l外观100g硅胶猫砂吸附溶液量(g)遇溶液显色pH=9.18pH=6,2pH=4.0硅胶猫砂中的PH指示材料呈桔黄色107绿色浅桔黄色粉红色实施例2将3kg孔容为1.21ml/g,堆积密度为356g/L，粒度为2-4mm的块状硅胶放入配制好的PH指示剂浸染溶液中，此pH指示剂浸染溶液由4L浓度为0.9wt呢的甲基红和溴百里酚蓝乙醇溶液(甲基红和溴百里酚蓝的重量比为1/6)，和5L浓度为9wtM的PEG-200的水溶液混合而成，浸泡2小时后，在75"C烘干水分至4wt呢以下，此pH指示材料含0.4wtM的混合指示剂，5wtW的PEG-200。得到的pH指示材料再与相同规格的硅胶混合起来，使pH指示材料的重量百分数为3wt%，硅胶猫砂的性能测试数据见表2:表2外观100g硅胶猫砂吸附溶液量(g)遇溶液显色pH=9.18p詞.2pH=4.0硅胶猫砂中的pH指示材料呈桔红色119绿色桔黄色粉红色实施例3将lkg孔容为0.97ml/g，堆积密度为364g/L，粒度为5-8ram的块状硅胶放入配制好的PH指示剂浸染溶液中，此pH指示剂浸染溶液由1.5L浓度为0.6wt乂的甲基红和溴百里酚蓝乙醇溶液(甲基红和溴百里酚蓝的重量比为1/2)，和3L浓度为6机％的PVP-5000的水溶液混合而成，浸泡2小时后，在75'C烘干水分至4wtW以下，此pH指示材料含0.2wt%的混合指示剂，4wt呢的PVP-5000。得到的pH指示材料与相同规格的硅胶混合起来，使pH指示材料的重量百分数为8wt%,硅胶猫砂的性能测试数据见表3:表3外观100g硅胶猫砂吸附溶液量(g)遇溶液显色pH=9.18pH=6.2pH=4.0硅胶猫砂中的pH指示材料呈桔红色103绿色桔黄色红色实施例4将3kg孔容为1.41nil/g，堆积密度为235g/L，粒度为0.7-1.5mm的块状硅胶放入配制好的pH指示剂浸染溶液中，此pH指示剂浸染溶液由8L浓度为0.6wtW的甲基红和溴百里酚蓝乙醇溶液(甲基红和溴百里酚蓝的重量比为1/4)，和4L浓度为12wtW的丙二醇的水溶液混合而成，浸泡2小时后，在75'C烘干水分至4wtW以下，此pH指示材料含0.4wt%的混合指示剂，4wt呢的丙二醇。得到的pH指示材料与相同规格的硅胶混合起来，使pH指示材料的重量百分数为6wt%,硅胶猫砂的性能测试数据见表4:表4<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施例6将2kg孔容为0.89ml/g，堆积密度为391g/L，粒度为0.7-1.5mra的块状硅胶放入4L配制好的pH指示剂浸染溶液中，此pH指示剂浸染溶液中含有0.5wtM的甲基红与溴百里酚蓝混合指示剂(甲基红和溴百里酚蓝的重量比为1/6)，5wt呢的PVP-10000，浸泡3小时后，在75。C烘干水分至4讨％以下，此pH指示材料含0.5wtW的混合指示剂，5"%的PVP-IOOOO。得到的pH指示材料与相同规格的硅胶混合起来，使pH指示材料的重量百分数为4wW，硅胶猫砂的性能测试数据见表6:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1、一种猫尿液pH指示材料，其特征在于以硅胶为载体，含有占pH指示材料总重量0.025-2％的pH混合指示剂和0.5-20％的水溶性聚合物，其中pH混合指示剂中甲基红与溴百里酚蓝的重量比为1∶12-1∶1。2、根据权利要求1所述的猫尿液pH指示材料，其特征在于pH混合指示剂占pH指示材料总重量的0.04-1.5%，水溶性聚合物占pH指示材料总重量的2-8M，pH混合指示剂中甲基红与溴百里酚蓝的重量比为1:10-1:2。3、根据权利要求1所述的猫尿液pH指示材料，其特征在于所述水溶性聚合物采用聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、或聚乙烯醇中的一种或其中任意两种或两种以上的混合物。4、根据权利要求3所述的猫尿液pH指示材料，其特征在于聚乙烯吡咯垸酮重均分子量范围为2000-500000，聚乙二醇重均分子量范围为200-20000，聚乙烯醇重均分子量范围为1000-35000。5、根据权利要求1所述的猫尿液pH指示材料，其特征在于所述载体硅胶为块状硅胶，其平均孔容为0.5-1.8ml/g，堆积密度为200-700g/L，粒度为0.5-8mm。6、一种使用权利要求l5之一所述猫尿液pH指示材料的pH指示硅胶猫砂，其特征在于由pH指示材料与基础硅胶的混合物组成，其中pH指示材料占硅胶猫砂总重量的1-15%。7、根据权利要求6所述的pH指示硅胶猫砂，其特征在于所述pH指示材料占硅胶猫砂总重量的2-10%。8、根据权利要求6所述的pH指示硅胶猫砂，其特征在于所述基础硅胶为平均孔容0.5-1.8ml/g，堆积密度200-700g/L，粒度0.5-8mm的块状硅胶。9、一种制备权利要求6所述pH指示硅胶猫砂的方法，其特征在于包括以下步骤.-(a)将甲基红、溴百里酚蓝和水溶性聚合物溶解到乙醇和水的混合溶液中制成浸染溶液，或者将甲基红和溴百里酚蓝预先溶解到无水乙醇或以乙醇为主的醇溶液中，制成pH指示剂溶液，而将水溶性聚合物溶解到水中，再将两者混合起来，配制成浸染溶液；(b)将载体硅胶浸入浸染溶液中浸染，然后取出干燥，成为pH指示材料；(c)将(b)制得的pH指示材料与没有经过处理的基础硅胶进行混合。全文摘要本发明涉及一种能够指示宠物尿pH值是否在正常范围之内的pH指示材料以及制备的pH指示硅胶猫砂及其生产方法。本发明含有pH指示材料的硅胶猫砂就是pH指示材料与基础硅胶的混合物，其中pH指示材料占混合后硅胶猫砂总重量的1-15％，pH指示材料以硅胶为载体，含有占pH指示材料总重量0.025-2％的pH混合指示剂和0.5-20％的水溶性聚合物，pH混合指示剂中甲基红与溴百里酚蓝的重量比为1∶12-1∶1。本发明由于保证了pH指示材料载体和基础猫砂在材料的一致性，使得猫砂产品中pH指示材料分布均匀，能够敏感、稳定的指示猫尿液的酸碱度。其生产成本低廉、无毒、无放射性，制备工艺简单易行，而且外观色泽美观。文档编号G01N21/77GK101672799SQ20091001943公开日2010年3月17日申请日期2009年10月13日优先权日2009年10月13日发明者李永兆申请人:青岛美高集团有限公司