一种pH敏感的离子凝胶及其制备方法，应用

本申请涉及一种ph敏感的离子凝胶及其制备方法，应用，属于离子凝胶制备。

背景技术：

1、酸碱指示剂是一类结构较为复杂的有机弱酸/碱，在溶液中可以发生部分电离，产生相应的指示剂离子和氢离子(或氢氧根离子)。同时由于结构上的变化，它们的分子和离子展现出不同的颜色，因而在不同ph值的溶液总呈现出不同的颜色变化。

2、为拓宽酸碱指示剂的应用场景，其常被固载在各种基底中，以达到便携检测的效果。其中，水凝胶是一种优良的固载基底，其可以为酸碱指示剂提供丰富的水环境，同时能够满足便携、实时携带的需求。但是，水凝胶容易受到环境因素的干扰，如温度、湿度、细菌等，会使酸碱指示剂的使用周期大大缩短，这严重限制了其在实际检测中的应用，因此开发一种既能够满足类似于水凝胶环境又能在一定程度上克服这些在空气中令酸碱指示剂失效的材料是十分重要的。因此，需要一种酸碱指示剂以物理包埋或共价键结合的方式固载于离子凝胶中，使其在实际测试中达到一个较为稳定的检测状态。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种ph敏感的离子凝胶及其制备方法，通过采用具有较低蒸气压和优良热稳定性和抗菌性的离子凝胶，作为良好的固载基底。通过合理的分子和结构设计，可将生物大分子和小分子，如酸碱指示剂等直接固载在其体系中，达到稳定固载物性能的效果。解决了酸碱指示剂在空气或溶液中难以保持稳定的问题。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种ph敏感的离子凝胶，包括离子液体、酸碱指示剂；

3、所述离子凝胶包括烯烃单体和生物多糖形成的双网络结构；

4、所述酸碱指示剂固载于所述双网络结构中，其中所述固载的方式包括物理包埋或共价键结合的方式；

5、所述离子液体分布于所述双网络结构中；

6、其中，所述离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑盐、1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐中的至少一种。

7、可选地，所述酸碱指示剂选自苯酚红、溴酚红、百里酚蓝中的至少一种。

8、可选地，所述烯烃单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯中的至少一种。

9、可选地，所述生物多糖选自果胶、海藻酸钠、卡拉胶中的至少一种。

10、根据本申请的又一个方面，提供了一种离子凝胶的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤1：将含有生物多糖、离子液体的原料，加热，搅拌i，得到生物多糖离子液体；

12、步骤2：将烯烃单体与生物多糖离子液体混合，搅拌ii，得到混合液；

13、步骤3：将酸碱指示剂加入到混合液中，搅拌iii，形成预凝胶溶液；

14、步骤4：将引发剂加入到预凝胶溶液中，聚合反应，得到所述离子凝胶。

15、可选地，所述引发剂选自过硫酸铵。

16、可选地，所述酸碱指示剂与离子液体的质量比为1：100～1000。

17、可选地，所述酸碱指示剂与离子液体的质量比选自1:100、1:200、1:500、1:600、1:700、1:800、1:900、1:1000中的任意比值或两比值之间的范围值。

18、可选地，所述生物多糖与离子液体的质量比为1：1～5。

19、可选地，所述生物多糖与离子液体的质量比选自1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:5中的任意比值或两比值之间的范围值。

20、可选地，所述生物多糖与烯烃单体的质量比为1：1～10。

21、可选地，所述生物多糖与烯烃单体的质量比选自1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:5中的任意比值或两比值之间的范围值。

22、可选地，所述引发剂的用量为所述烯烃单体质量的1％～20％。

23、可选地，所述引发剂的用量为所述烯烃单体质量选自1％、5％、10％、15％、20％中任意值或两值之间的范围值。

24、可选地，步骤1中，所述加热的温度为90～200℃。

25、可选地，步骤1中，所述加热的温度选自90℃、120℃、150℃、180℃、200℃中的任意值或两值之间的范围值。

26、可选地，所述搅拌i的搅拌速度为3000～5000rpm，所述搅拌i的时间为1～5h。

27、可选地，所述搅拌i的搅拌速度为3000rpm、3500rpm、4000rpm、4500rpm、5000rpm中的任意值或两值之间的范围值。

28、可选地，所述搅拌的时间选自1h、2h、3h、4h、5h中的任意值或两值之间的范围值。

29、可选地，步骤2中，所述搅拌ii的搅拌速度为300～1000rpm，所述搅拌ii的时间为0.1～8h。

30、可选地，步骤2中，所述搅拌ii的搅拌速度选自300rpm、450rpm、650rpm、800rpm、1000rpm的任意值或两值之间范围值。

31、可选地，步骤2中，所述搅拌ii的搅拌时间选自0.1h、3h、5h、7h、8h中的任意值或两值之间的范围值。

32、可选地，步骤3中，所述搅拌iii的搅拌速度为100～1000rpm，所述搅拌iii的时间为0.1～1h。

33、可选的，步骤3中，所述搅拌iii的搅拌速度选自100rpm、250rpm、500rpm、750rpm、1000rpm中的任意值或两值之间的范围中。

34、可选地，步骤3中，所述搅拌iii的搅拌时间选自0.1h、0.25h、0.5h、0.75h、1h中的任意值或两值之间的范围值。

35、可选地，所述聚合反应的温度为0～90℃，所述聚合反应的时间为0.5～3h。

36、可选地，所述聚合反应的温度选自0℃、25℃、50℃、75℃、90℃中的任意值或两值之间的范围值。

37、可选地，所述聚合反应的时间选自0.5h、1h、1.5h、2.5h、3h中的任意值或两值之间的范围值。

38、根据本申请的再一个方面，提供了一种上述离子凝胶在食品健康、生物医疗的领域的应用。

39、本申请能产生的有益效果包括：

40、1)本申请所提供的离子凝胶，通过引入烯烃单体和生物多糖，构建了双网络离子凝胶，使其能够更好地固载酸碱指示剂。

41、2)本申请所提供的离子凝胶，通过离子液体破坏细菌的细胞膜实现良好的抗菌性，为酸碱指示剂的稳定使用起到了非常重要的作用。

42、3)本申请所提供的离子凝胶，具有良好的力学性能，可以保证含有指示剂的离子凝胶在各类场景中的应用。

技术特征：

1.一种ph敏感的离子凝胶，其特征在于，包括离子液体、酸碱指示剂；

2.根据权利要求1所述的离子凝胶，其特征在于，所述酸碱指示剂选自苯酚红、溴酚红、百里酚蓝中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的离子凝胶，其特征在于，所述烯烃单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯中的至少一种；

4.一种权利要求1至3所述的离子凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利4所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。

6.根据权利要求4所述的离子凝胶，其特征在于，所述酸碱指示剂与离子液体的质量比为1：100～1000；

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述加热的温度为90～200℃；

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述搅拌ii的搅拌速度为300～1000rpm，所述搅拌ii的时间为0.1～8h。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述搅拌iii的搅拌速度为100～1000rpm，所述搅拌iii的时间为0.1～1h。

10.一种权利要求1至3所述的离子凝胶或根据权利要求4至9任意一项所述的方法制备得到的离子凝胶在食品健康、生物医疗领域中的应用。

技术总结
本申请公开了一种pH敏感的离子凝胶及其制备方法，应用，包括离子液体、酸碱指示剂；所述离子凝胶包括烯烃单体和生物多糖形成的双网络结构；述酸碱指示剂固载于所述双网络结构中；所述离子液体分布于所述双网络结构中；其中，所述离子液体选自1‑乙基‑3‑甲基咪唑氯盐、1‑丁基‑3‑甲基咪唑盐、1‑乙烯基‑3‑丁基咪唑溴盐中的至少一种。本发明利用离子凝胶的结构和性能稳定性解决了酸碱指示剂在空气或溶液中难以保持稳定的问题。

技术研发人员：冯亮,支慧
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4