[发明专利]湿度指示剂

说明书

本发明涉及硅基湿度指示剂。

氯化钴指示胶应用范围广泛，例如，在气体干燥柱中指示湿度变化。其它干燥应用包括用在变压器通气装置，容器的通气装置，电子和通信设施的保护以及实验室干燥器。据估计，全球每年要用大约2000吨氯化钴指示剂胶。

用作湿度指示剂的含钴胶已公开于US-A-2460071(公开氯化钴)，US-A-2460069(公开溴化钴)，US-A-2460073(公开碘化钴)，US-A-2460074(公开硫氰酸钴)，US-A-2460065(公开硫酸钴)以及US-A-2460070(公开磷酸钴)。

指示剂硅胶通常用氯化钴溶液浸渍湿硅胶或硅水凝胶产生一种干燥的粒状终产物来产生，这种干燥粒状物含有最少量的0.5％氯化钴并呈蓝色，吸水后变为粉红色。湿胶是用气相中的水饱和的硅胶，这样可以避免浸渍情况下的烧爆作用。如果氯化钴溶液直接加到干胶中，颗粒尺寸变小。

氯化钴最近被列为2类致癌物(在EEC中有通告，15/12/98)，由于这个结果，氯化钴指示剂胶在工业中应用需严加控制，以确保暴露限被严格控制。当气体/空气干燥装置饱合时，可用的氯化钴指示剂胶替代物没有有效指示，例如，这可能对用户的下一步加工产生严重的影响，例如，由于潮气破坏而引起腐蚀。

US-A-2460072和US-A2460067分别公开了氯化铜(II)和碘化铜(II)，但是由于潜在的毒性和环境考虑，这些化合物还不适合于作为商业硅胶基的替换物。

已证明，钒的化合物VOCl₃浸入硅胶中，随湿度增加，其颜色发生变化，从无色到黄色，到橙色，到红色再到褐色，参见下列文献：

Belotserkovkaya等人，“钒改性的二氧化硅和沸石的指示剂性质”Zh.Prikl.Khim.(Leningrad)，63(8)，1674-9；

Malygin，A.A.“含钒硅湿度指示剂合成和物理化学性质的研究”，Sb.Nauch，Tr.VNII Lyuminoforv I osobo Chist. Veshchestv，23，24-8；和Malygin，A.A.等人“含钒硅胶性质的研究”Zh.Prikl.Khim.(Leningrad)，52(9)，2094-6。

但是，VOCl₃有腐蚀性，有毒，并且难以制备和处理。

因此，本发明提出问题，即产生一种可替代的安全的指示剂胶去替代这些钴基或含有过渡金属盐的指示剂胶，过渡金属盐是有毒的。

根据本发明的第一个方面，提供一种湿度指示剂化合物，它包含了含有铁(II)和/或铁(III)盐或盐类作活性指示剂的硅基载体。

本发明的第二个方面在于一种化合物作为湿度指示剂的应用，这种化合物包含了含有铁(II)和/或铁(III)盐或盐类作活性指示剂的硅基载体。

根据本发明的第三个方面，这里提供了一种监测大气湿度的方法，其包括将含有铁(II)和/或铁(III)盐或盐类的干燥硅基载体暴露在该大气中，并观测其颜色变化。

一般用湿硅胶作为载体；但是其它形式的二氧化硅可用在硅基载体的生产中，例如，硅水凝胶或干硅胶。硅基材料可以有任何正常的物理形状。特别是不规则的粒状或近似于球珠状(通常叫作球或珠硅胶)。

铁盐的出现赋予干硅基载体以黄色或琥珀色，当指示剂暴露在湿气中，它吸收水份并观察到颜色消褪，当硅基载体被水几乎饱合时，指示剂几乎成为无色。对已检测的铁盐，发现该作用是一种通常的结果。

一旦指示剂暴露在湿汽的中程度导致其颜色从黄色/琥珀色到几乎无色，硅基载体就可被处理，例如加热，以恢复其颜色，重新用于湿度检测。

上面提到的结果，即颜色由黄色或琥珀色变到几乎无色，已在所有检测的铁盐中观测到，例如简单的铁盐如硫酸铁，氯化铁或硝酸铁和含有至少两种阳离子其中一种是铁(II)或铁(III)的盐，其例子有硫酸铁(II)铵，硫酸铁(III)铵，硫酸铁(III)钾，这种结果对过硫酸盐和明矾特别明显。

虽然不希望受到理论的束缚，我们认为这种结果与各种有色的聚合Fe-羟基物质的水解和形成有关。与湿胶相比，在干燥的二氧化硅中，这些种类在更大程度上是聚合的，并且受二氧化硅的约束。聚合的程度越高，还有可能受二氧化硅约束，颜色越浓。