[发明专利]一种基于响应性薄膜材料的pH值检测方法

权利要求书

1.一种基于响应性薄膜材料的pH值检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)调整缓冲溶液的pH值，得到多个不同pH值溶液；

(2)以响应性薄膜材料作为响应元件，用步骤(1)得到的不同pH值溶液将响应性薄膜材料浸湿，得到对应不同pH值的浸湿薄膜；

(3)采集步骤(2)得到的对应不同pH值的浸湿薄膜的浸湿区域在300～1000nm波段范围内的反射光谱，得到对应不同pH值的反射特征峰波长，拟合反射特征峰波长和pH值之间的关系曲线，得到pH值计算公式；

(4)用待测溶液将响应性薄膜材料浸湿，采集待测溶液的浸湿薄膜的浸湿区域在300～1000nm波段范围内的反射光谱，获取待测溶液对应的反射特征峰波长，通过步骤(3)中的pH值计算公式，计算得到待测溶液的pH值；

所述步骤(2)中的响应性薄膜材料由含有羧基的聚合物纳米粒子胶乳与炭黑粒子以及二氧化硅粒子混合后除水干燥得到；

所述聚合物纳米核壳粒子胶乳为三层结构，具体为一层两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂包裹两层嵌段共聚物胶乳的结构；所述聚合物纳米核壳粒子胶乳含有羧基，通过嵌段共聚物胶乳后补加两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂技术制备得到；其中聚合物纳米核壳粒子的体均直径为100～350nm；

所述嵌段共聚物胶乳的链段结构表达式为：R-AA_n1-b-St_n2-b-X_n3-b-Y_n4-Z；其中，R为异丙酸基、乙酸基、2-腈基乙酸基或2-胺基乙酸基；AA_n1中，AA为甲基丙烯酸单体单元或丙烯酸单体单元，n1为AA的平均聚合度，n1＝10～60；St_n2中，St为苯乙烯单体单元，n2为St的平均聚合度，n2＝3～10；X_n3中，X为苯乙烯单体单元、甲基丙烯酸甲酯单体单元、丙烯酸甲酯单体单元、丙烯腈单体单元或乙烯基萘单体单元，n3为X的平均聚合度，n3＝1000～10000；Y_n4中，Y为丙烯酸甲酯单体单元、丙烯酸乙酯单体单元、丙烯酸正丁酯单体单元、丙烯酸异丁酯单体单元、丙烯酸叔丁酯单体单元或丙烯酸异辛酯单体单元，n4为Y的平均聚合度，n4＝1500-15000；Z为烷基二硫代酯、苯基二硫代酯、苄基二硫代酯或烷基三硫代酯；

所述两亲性大分子可逆加成断裂链转移试剂的化学结构通式为：

其中，Z₁为碳原子数从四到十二的烷硫基、烷基、苯基或苄基；Stn2中，St为苯乙烯单体单元，n2为St的平均聚合度，n2＝3～10；AAn1中，AA为甲基丙烯酸或丙烯酸单体单元，n1为AA的平均聚合度，n1＝10～60；R为异丙酸基、乙酸基、2-腈基乙酸基或2-胺基乙酸基。

2.根据权利要求1所述基于响应性薄膜材料的pH值检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中的缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、磷酸缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液或硼砂-盐酸缓冲液。

3.根据权利要求1所述基于响应性薄膜材料的pH值检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中的响应性薄膜材料通过以下方法制备得到：

(3.1)将1～100重量份的聚合物纳米粒子胶乳与1～10重量份的炭黑粒子水分散液以及0.6～100重量份的二氧化硅水分散液混合，搅拌处理1～60分钟，得到混合物水分散液；

(3.2)将步骤(3.1)得到的混合物水分散液除水干燥得到响应性薄膜材料。

4.根据权利要求3所述基于响应性薄膜材料的pH值检测方法，其特征在于，所述步骤(3.1)中的二氧化硅水分散液固含量为10～70％，其中二氧化硅粒子直径为10～350nm；所述步骤(3.1)中的炭黑粒子水分散液固含量为0.01～10％，其中炭黑粒子直径为5～100nm。