专利名称：一种可逆比色氧传感布标签的制备方法
技术领域：
本发明涉及比色传感器，特别涉及一种可逆比色氧传感布标签及其制备方法。
背景技术：
氧气是一种维持地球生命的重要气体，氧浓度的检测已经被广泛研究。以往大多数的氧传感器是基于电化学、压力、光化学等实现定量氧含量测量，在医药、化学工业、食品包装、环境科学、生命科学等领域有着广泛的应用。但现有的这些氧传感器大多需要科学仪器辅助，繁琐复杂的光学和数据分析系统也限制了它们在日常生活中的广泛应用。基于双色系统的可视化氧感应器具备简单和可视化的检测方式，近年来引起了人们的关注。陈曦等人(Wang，X. D.，Chen，X.，Xie, Ζ. X.，Wang，X. R.，Reversible optical sensor strip for oxygen [J]. AngewandteChemie-International Edition 2008，47 :7450-7453) 艮道了使用比色法进行氧含量的检测，实现了不需要任何科学仪器的快速氧含量检测，可以满足日常生活中氧含量测定的需要。然而，他们制备的比色氧传感器存在一些缺陷需要特殊的激发光源和相应的滤光片，传感器所呈现出的颜色较浅，双色系统中分布不均的染料会造成的明显色差。因此，有必要开发一种实用、安全和高亮度的比色氧传感器，实现无需任何光学设备辅助的可视化比色氧传感检测。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种成本低、亮度高、灵敏度好、构造简单，可实现氧浓度可视化快速测定的比色氧传感布标签。本发明的另一目的在于提供一种可逆比色氧传感布标签的制备方法。所述可逆比色氧传感布标签包括两种荧光染料、聚苯乙烯微球和布，两种荧光染料包裹在聚苯乙烯微球内，其中一种荧光染料对氧敏感，聚苯乙烯微球固定在布上。所述两种荧光染料可为蓝色荧光染料和红色荧光染料。所述蓝色荧光染料可为发射波长在400 500nm之间的疏水性荧光染料，如2，2-(4，4-二苯乙烯基)双苯并噁唑等； 所述红色荧光染料可为发射波长为630 700nm的氧敏感探针，如八乙基卟啉钼或八乙基卟啉钯等。所述聚苯乙烯微球的粒径可为1 3μπι。所述布最好为不具有荧光增白剂的棉布。所述一种可逆比色氧传感布标签的制备方法为制备含有两种荧光染料的聚苯乙烯微球，并将其固定在布上，即得可逆比色氧传感布标签。所述制备含有两种荧光染料的聚苯乙烯微球可采用分数聚合法，具体步骤如下1)将八乙基卟啉钼、2，2-(4，4-二苯乙烯基)双苯并噁唑、2，2-偶氮二异丁腈、甲基丙烯酸和苯乙烯按质量比为(0.9 1.56) (1.2 4) (8 15) (8 12) 1000 混合，得溶液A ；2)将聚乙烯基吡咯烷酮Κ-30和乙醇按质量比为(9 20) 1000混合，得溶液
3B ；3)将溶液A与溶液B按体积比(20 50) 100混合，混合液除氧后进行避光反应，反应结束后冷却，分离，除去副产物，即得含有两种荧光染料的聚苯乙烯微球。在步骤3)中，所述避光反应的温度可为70 90°C，避光反应的时间可为20 28h。所述固定可采用如下方法将聚亚安酯水凝胶与含有聚苯乙烯微球的乙醇溶液混合，将混合溶液涂布到棉线上，棉线刺绣到布上。本发明制备的比色氧传感布标签，在使用时只需要用一个手持式紫外发光二极管进行照射，比色氧传感布标签会发出非常明亮的色光。当暴露到不同氧浓度环境中，比色氧传感布标签会呈现出不同的颜色，其分辨率可达1 %。本发明中的比色氧传感布标签具有以下的优点首先，其形状可以任意改变；同时，荧光染料通过聚苯乙烯微球包裹，避免了因荧光物质浓度过高引起的自猝灭。聚苯乙烯微球尺寸均勻，使比色氧传感的布标签呈现出的颜色分布均勻，提高了检测的准确性。蓝色荧光染料和对氧敏感红色荧光染料都可以被紫外光激发，可实现可视化直接检测，不需要任何滤光片等光学设备。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明作进一步的说明。实施例1称取5. 7mg八乙基卟啉钼、7. 64mg 2-(4,4- 二苯乙烯基)双苯并噁唑和50. 9mg 2，2-偶氮二异丁腈，将称好的八乙基卟啉钼、2，2-(4,4- 二苯乙烯基)双苯并噁唑和2， 2-偶氮二异丁腈放入IOmL的玻璃瓶中。加入7mL苯乙烯与52 μ L甲基丙烯酸中溶解，混勻得溶液Α。称取0. 177g聚乙烯基吡咯烷酮Κ-30放入50mL玻璃瓶中，加入25mL乙醇溶解，混勻得溶液B。将溶液A加入到溶液B中混合。并在50mL玻璃瓶中加入磁转子搅拌后，放置在磁力搅拌器上，装上温度计，混合液用氮气除氧30min之后，在70°C油浴避光反应20h。冷却至室温后，将产物转移到50mL离心管，在3000rpm离心5min，再用乙醇离心洗涤3次。最后将氧敏感的聚苯乙烯微球分散在30mL乙醇中。质量分数为5%的聚亚安酯水凝胶由聚亚安酯溶解在乙醇与水(乙醇与水的体积比为9 1)混合液中而制得，移取分散有聚苯乙烯微球的乙醇溶液和质量分数为5%聚亚安酯水凝胶各0. 5mL,并混勻后得到混合溶胶液C，将混合溶胶液C涂在没有荧光增白剂的棉线上，然后刺绣在没有荧光增白剂的棉布上，于室温下干燥，即得可逆比色氧传感布标签。实施例2称取8mg八乙基卟啉钼、Hmg 2-(4,4- 二苯乙烯基)双苯并噁唑和65mg 2,2-偶氮二异丁腈，将称好的八乙基卟啉钼、2，2-(4，4- 二苯乙烯基)双苯并噁唑和2，2-偶氮二异丁腈放入IOmL的玻璃瓶中。加入7mL苯乙烯与60 μ L甲基丙烯酸中溶解，混勻得到溶液 A0称取0. 25g聚乙烯基吡咯烷酮K-30放入50mL玻璃瓶中，加入25mL乙醇溶解，混勻得到溶液B。将溶液A加入到溶液B中混合。并在50mL玻璃瓶中加入磁转子搅拌，放置在磁力搅拌器上，装上温度计，混合液用氮气除氧30min之后，在80°C油浴避光反应Mh。冷却至室温后，将产物转移到50mL离心管，在3000rpm离心5min，再用乙醇离心洗涤3次。最后将氧敏感的聚苯乙烯微球分散在30mL乙醇中。质量分数为5%的聚亚安酯水凝胶由聚亚安酯溶解在乙醇与水(乙醇与水的体积比为9 1)混合液中而制得，移取分散有聚苯乙烯微球的乙醇溶液和质量分数为5%聚亚安酯水凝胶各0. 5mL,并混勻后得到混合溶胶液C，将混合溶胶液C涂在没有荧光增白剂的棉线上，然后刺绣在没有荧光增白剂的棉布上，于室温下干燥，得到可逆比色氧传感布标签。实施例3称取IOmg八乙基卟啉钼、25mg 2_(4，4_ 二苯乙烯基)双苯并噁唑和95mg 2，2_偶氮二异丁腈，将称好的八乙基卟啉钼、2，2-(4，4- 二苯乙烯基)双苯并噁唑和2，2-偶氮二异丁腈放入IOmL的玻璃瓶中。加入7mL苯乙烯与76 μ L甲基丙烯酸中溶解，混勻得到溶液 A0称取0. 395g聚乙烯基吡咯烷酮Κ-30放入50mL玻璃瓶中，加入25mL乙醇溶解，混勻得到溶液B。将溶液A加入到溶液B中混合。并在50mL玻璃瓶中加入磁转子搅拌，放置在磁力搅拌器上，装上温度计，混合液用氮气除氧30min之后，在90°C油浴避光反应^h。冷却至室温后，将产物转移到50mL离心管，在3000rpm离心5min，再用乙醇离心洗涤3次。最后将氧敏感的聚苯乙烯微球分散在30mL乙醇中。质量分数为5%的聚亚安酯水凝胶由聚亚安酯溶解在乙醇与水(乙醇与水的体积比为9 1)混合液中而制得，移取分散有聚苯乙烯微球的乙醇溶液和质量分数为5%聚亚安酯水凝胶各0. 5mL,并混勻后得到混合溶胶液C，将混合溶胶液C涂在没有荧光增白剂的棉线上，然后刺绣在没有荧光增白剂的棉布上，于室温下干燥，得到可逆比色氧传感布标签。本申请将蓝色荧光染料0，2-(4，4_ 二苯乙烯基)双苯并噁唑)和对氧敏感红色荧光染料(八乙基卟啉钼)固定在聚苯乙烯微球内，将聚苯乙烯微球高浓度地固定在棉线上，接着把棉线刺绣在棉布上。用一个手持式紫外发光二极管照射棉布，在不同浓度的氧氛围下，比色氧传感布标签呈现出不同的颜色，其分辨率可达1%。本发明中的比色氧传感布标签形状可以任意改变，颜色分布均勻，不需要滤光片等复杂光学设备的特点，极大地方便了此类传感器在日常生活中的应用。
权利要求
1.一种可逆比色氧传感布标签，其特征在于其包括两种荧光染料、聚苯乙烯微球和布， 所述两种荧光染料包裹在聚苯乙烯微球内，其中一种荧光染料对氧敏感，所述聚苯乙烯微球固定在布上。
2.如权利要求1所述的一种可逆比色氧传感布标签，其特征在于所述两种荧光染料为蓝色荧光染料和红色荧光染料。
3.如权利要求1所述的一种可逆比色氧传感布标签，其特征在于所述蓝色荧光染料为发射波长在400 500nm之间的疏水性荧光染料，所述红色荧光染料为发射波长为630 700nm的氧敏感探针。
4.如权利要求2或3所述的一种可逆比色氧传感布标签，其特征在于所述蓝色荧光染料为2，2-(4，4_ 二苯乙烯基)双苯并噁唑，所述红色荧光染料为八乙基卟啉钼或八乙基卟啉钯。
5.如权利要求1所述的一种可逆比色氧传感布标签，其特征在于所述聚苯乙烯微球的粒径为1 3 μ m。
6.如权利要求1所述的一种可逆比色氧传感布标签，其特征在于所述布为不具有荧光增白剂的棉布。
7.如权利要求1所述的一种可逆比色氧传感布标签的制备方法，其特征在于包括制备含有两种荧光染料的聚苯乙烯微球，并将其固定在布上，即得可逆比色氧传感布标签。
8.如权利要求7所述的一种可逆比色氧传感布标签的制备方法，其特征在于所述制备含有两种荧光染料的聚苯乙烯微球可采用分数聚合法。
9.如权利要求8所述的一种可逆比色氧传感布标签的制备方法，其特征在于所述分数聚合法的具体步骤包括以下步骤1)将八乙基卟啉钼、2，2-(4，4-二苯乙烯基)双苯并噁唑、2，2-偶氮二异丁腈、甲基丙烯酸和苯乙烯按质量比为(0.9 1.56) (1.2 4) (8 15) (8 12) 1000混合，得溶液A ；2)将聚乙烯基吡咯烷酮K-30和乙醇按质量比为(9 20) 1000混合，得到溶液B;3)将溶液A与溶液B按体积比(20 50) 100混合，混合液除氧后进行避光反应，反应结束后冷却，分离，除去副产物，即得含有两种荧光染料的聚苯乙烯微球。
10.如权利要求9所述的一种可逆比色氧传感布标签的制备方法，其特征在于在步骤 3)中，所述避光反应的温度为70 90°C，避光反应的时间为20 ^h。
全文摘要
一种可逆比色氧传感布标签的制备方法。涉及比色传感器，提供一种成本低、亮度高、灵敏度好、构造简单，可实现氧浓度可视化快速测定的比色氧传感布标签及其制备方法。包括两种荧光染料、聚苯乙烯微球和布，两种荧光染料包裹在聚苯乙烯微球内，其中一种荧光染料对氧敏感，聚苯乙烯微球固定在布上。制备方法包括制备含有两种荧光染料的聚苯乙烯微球，并将其固定在布上，即得可逆比色氧传感布标签。本发明制备的比色氧传感布标签，在使用时只需要用一个手持式紫外发光二极管进行照射，比色氧传感布标签会发出非常明亮的色光。蓝色荧光染料和对氧敏感红色荧光染料都可以被紫外光激发，可实现可视化直接检测，不需要任何滤光片等光学设备。
文档编号C08F2/44GK102175658SQ201110009169
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者何春燕, 王旭东, 陈曦 申请人:厦门大学