CN103443616B - 包含掩蔽层粘合剂的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了传感器(40)，其包含反射层(52)、所述反射层(52)上方的检测层、所述检测层(48)上方的半反射层(50)和由高Tg粘合剂附连到所述反射层的掩蔽层(57)。

Description

包含掩蔽层粘合剂的传感器
技术领域
本发明涉及比色传感器膜。
背景技术
对于诸如环境监测、产品质量控制和化学剂量测定之类的应用，发展用于一系列分析物的稳健的化学传感器仍然是一个重要的努力方向。可用于化学传感的一系列方法中，比色技术仍占有优势，因为人眼可用于信号转导，而不是广泛使用仪器。
虽然比色传感器目前可用于一系列的被分析物，但大多是基于使用染料或有色的化学指示剂来检测。这些化合物通常是有选择性的，意味着阵列是允许检测多种类型的化合物所必需的。此外，许多这些系统由于光漂白或不良副作用而具有寿命局限性的问题。其它光学传感技术，例如表面等离子体共振和光谱干涉测量法，需要基本的信号转导硬件来提供响应，并因而不可用于简单的视觉指示。
传感器通常用于检测特定化学物质存在与否。为实现此目的，已提供了各种形式的已知传感器。例如，已经开发出指示牌和徽章-参见例如美国专利6,284,198和美国专利申请2004／0223876A1，以及包括化学指示剂的过滤器、滤筒和呼吸面罩(呼吸器)-参见例如美国专利5,323,774、5,297,544和4,684,308。已经开发出来的一种特定的化学传感器为具有膜状主体的无源式使用寿命终止指示器(ESLI)。膜主体内部为用于检测特定化学物质是否存在的检测层。膜状无源ESLI的实例在授予Rakow等人的美国专利公开案2008／0063575A1和2008／0063874A1中有所描述。可对ESLI进行调控，以对各种有机蒸汽和反应性气体产生响应。
已在滤筒中使用ESLI，以帮助用户了解滤筒的使用寿命何时终止-参见例如美国专利7,442,237、6,497,756、5,323,774、5,297,544、4,684,380、4,530,706、4,365,627、4,326,514和4,154,586。美国专利申请2007／0137491及12／470,865、12／470,890、以及12／470,920也描述了采用使用寿命终止指示器的滤筒。将ESLI设置在邻近壳体侧壁的位置，从而可容易地从外部对其进行观察。通常将ESLI设计为比色传感器-即它们在暴露于所过滤空气中的足量污染物时会改变颜色。对颜色改变和传感器位置进行调控，以提供与滤筒使用寿命终止时刻相符的指示。比色ESLI的一个特定问题在于穿戴者需要垂直于装置平面观察ESLI以避免对比度的降低。当ESLI的暴露和未暴露区域间的对比度降低时，可能获得不正确的读数。
发明内容
本发明涉及新型多层传感器。所述传感器通常构成多层干涉滤光器，在被分析物暴露时，其色调将偏移。该多层结构通过引入多种化学物质而提供可检测一系列物质的通用平台。所述膜是柔性且坚固的并可设计为提供快速、可逆(或者在一些情况下，永久)的响应。
本发明的传感器可包含反射层、反射层上方的检测层和检测层上方的半反射层。更具体地讲，本发明提供一种化学传感器，所述化学传感器包含：
a)多层主体，所述多层主体包含：
i)半反射层；
ii)响应化学试剂的存在而发生视觉变化的检测层；
iii)反射层；和
b)附连到所述反射层的表面的粘合剂掩蔽层，所述粘合剂掩蔽层包含粘合剂(甲基)丙烯酰共聚物，所述共聚物具有≥0℃的Tg并且包含a)高Tg单体单元和b)烷基(甲基)丙烯酰单体单元。
所述粘合剂掩蔽层阻止一部分检测层响应化学试剂发生视觉变化。因此掩蔽层在传感器中提供内部对比度，其中一部分检测层发生视觉变化，而其中附连粘合剂掩蔽层的传感器部分不发生视觉变化。
已发现粘合剂掩蔽层的粘合剂的性质影响传感器的性能。当有许多粘合剂时，传感器的暴露区域和被粘合剂掩蔽层所掩蔽的那些之间的对比度将减小，特别是在锐角视角下。即，当在相对于传感器平面小于90°的角度下观察时，暴露和掩蔽区域之间的对比度可能不那么明显。
传感器中也可存在附加的层，只要所述附加的层不会负面地影响传感器检测给定被分析物的能力即可。当存在时，附加的层可存在于任何上述层(即，反射层、检测层和半反射层)之间和／或反射层和／或半反射层的任一例上。
可以使用多种层构造和材料形成本发明的比色传感器。例如，比色传感器的反射层可以是基本上连续的层或不连续层，并可以包含一个或多个单独的层。检测层可包含单个或多个层，所述单个或多个层含(i)至少一种聚合物组分、(ii)至少一种无机组分、或(iii)(i)和(ii)的组合。另外，类似于反射层，半反射层可以是基本连续的层或不连续的层，并可以包含一个或多个单独的层。本发明的比色传感器的构造和组成将随众多因素而异，包括但不限于所关心的一种或多种被分析物、含所述一种或多种被分析物的介质以及期望的传感器灵敏度。
在一个示例性实施例中，本发明涉及一种用于测定被分析物的存在和浓度中之一或二者的比色传感器，所述比色传感器包含基本连续的反射层；所述反射层上方的检测层，所述检测层包含至少一种聚合物组分，所述检测层能够在暴露于所述被分析物时改变光学厚度；和所述检测层上方的基本连续的半反射层，所述半反射层的折射率与所述检测层的折射率不同，其中所述反射层的至少一部分可渗透所述被分析物。
在又一个示例性实施例中，本发明涉及一种用于测定被分析物的存在和浓度中之一或二者的比色传感器，其中所述比色传感器包含基本连续的反射层；所述反射层上方的检测层，所述检测层包含至少一种聚合物组分；和所述检测层上方的基本连续的半反射层，所述半反射层的折射率与所述检测层的折射率不同，所述传感器能够在暴露于所述被分析物时改变颜色。
在再一个示例性实施例中，本发明涉及一种用于测定被分析物的存在和浓度中之一或二者的比色传感器，其中所述比色传感器包含基本连续的反射层；所述反射层上方的检测层，所述检测层包含(i)至少一种聚合物组分、(ii)至少一种无机组分、或(iii)(i)和(ii)二者；和所述检测层上方的基本连续的半反射层，所述半反射层的折射率与所述检测层的折射率不同并可渗透所述被分析物，所述传感器能够在暴露于所述被分析物时改变颜色。
在甚至又一个示例性实施例中，本发明涉及一种用于测定被分析物的存在和浓度中之一或二者的比色传感器，其中所述比色传感器包含反射层；所述反射层上方的检测层；和所述检测层上方的不连续的半反射层，所述半反射层的折射率与所述检测层的折射率不同，所述传感器能够在暴露于所述被分析物时改变颜色。在该实施例中，传感器有利地具有以下特征中的至少一个：(a)不连续的半反射层包含具有至少一个大于10μm的维度的半反射岛单层和半反射岛之间的暴露区，所述暴露区具有至少1.0μm的宽度；(b)不连续的半反射层包含半反射岛单层，而检测层含延伸进检测层中一定深度的井；(c)不连续的半反射层包含半反射岛单层，而检测层或单独地或与至少一种聚合物组分组合地包含至少一种无机组分；(d)检测层包含至少一种无机组分，其中所述至少一种无机组分(i)与至少一种聚合物组分共混，(ii)在含至少一种聚合物组分的给定层内但不与所述至少一种聚合物组分共混，(iii)在与含至少一种聚合物组分的层分离的层内，或(iv)(i)至(iii)的任何组合；和(e)检测层包含至少两种不同的聚合物组分，其中所述聚合物组分(1)彼此共混，(2)在给定的层内但不彼此共混，(3)在彼此分离的层中，或(4)(1)至(3)的任意组合。
本发明还涉及传感器阵列。可将本发明的一个或多个相似或不同的比色传感器组合在一起以形成在暴露于一种或多种被分析物时能够对使用者提供复合信号的传感器阵列。相对于单个比色传感器所产生的信号，这样的复合信号可提供附加的信息，例如纯被分析物或被分析物混合物的确定。
本发明甚至还涉及一种装置，所述装置包含比色传感器和光源、壳体部件或它们的组合。
本发明还涉及一种检测被分析物的存在或不存在的方法，所述方法包括：提供如上所述比色传感器(或传感器阵列)；提供光源；使传感器(或传感器阵列)与可能包含被分析物的介质接触；以及监测传感器(或传感器阵列)的光学性质变化。
本发明中所用的
“被分析物”是指在化学或生物化学分析中检测的特定组分，例如化学试剂；
“尺寸变化”是指在垂直于检测层表面的表面的方向上的距离变化；
“多孔材料”是指在其整个体积上包含孔隙的连续网络的材料；
“反射”是指部分反射或完全反射；
“半反射”是指既非完全反射也非完全透射，优选反射约30％至约70％，更优选反射约40％至约60％。
“基本连续的”是指材料层是无孔的，但可以具有裂纹、晶界或产生通过该材料层的通道的其他结构。“基本上连续的”层可以是无孔的，但对一种或多种被分析物是可渗透的。
“不连续的”是指材料层具有至少两个其间有空空间的分离且截然不同的岛，其中所述至少两个其间有空空间的分离且截然不同的岛在给定的平面内。
“丙烯酰”以一般意义使用，并且不仅指丙烯酸的衍生物，还分别指胺衍生物和醇衍生物；
“(甲基)丙烯酰”包括丙烯酰和甲基丙烯酰两者；即，包括酯和酰胺两者在内。
附图说明
图1为本发明的传感器的横截面。
具体实施方式
本发明提供一种化学传感器，所述化学传感器包含：
a)多层主体，所述多层主体包含：
i)半反射层；
ii)响应化学试剂的存在而发生视觉变化的检测层；
iii)反射层；和
b)附连到所述反射层的表面的粘合剂掩蔽层，
如图1中所示，传感器40可包含薄膜多层构造，其可检测与传感器接触的化学试剂，例如从呼吸器滤筒的气体入口流动到气体出口的化学试剂。这样的无源式传感器通常具有多层主体，其含有多孔检测层48、半反射层50和反射层52。多孔检测层48的光学厚度在存在特定的化学物质的情况下会发生改变(物理厚度不一定会改变)。半反射层50可观察到并且通常不渗透蒸汽。反射层52通常可渗透化学试剂，使得化学试剂(例如蒸汽)可穿过反射层进入检测层48并可充分改变检测层光学厚度，从而导致在通过半反射层50观察时，指示器外观中出现视觉上可辨别的变化。可使用任选的粘合剂53来固定传感器40到任选的基材26，任选的基材26可为呼吸器滤筒的一部分。
粘合剂掩蔽层，其包含任选的掩蔽膜54和粘合剂(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物57，可设置在第二区域44的相对侧上，该区域44将随暴露于一种或多种化学试剂而在视觉上变化，例如可感知的颜色变化。可用粘合剂(甲基)丙烯酰共聚物57将掩蔽层粘结到界面56处的反射层52。掩蔽层可为粘合剂(甲基)丙烯酰共聚物57本身，但优选包括掩蔽膜层54。掩蔽层对检测层48惰性，即被掩蔽层掩蔽的区域不响应化学试剂发生视觉变化。
当掩蔽层54和57粘结到反射层52时，检测层48在区域42中不发生实质性的光学改变。假如没有粘结到膜主体58的掩蔽层54和57，对垂直于传感器40的外主表面观察膜主体的人来说，膜主体58通常会产生视觉变化，例如颜色变化。因此，当沿着垂直于掩蔽层54的第一主表面59的方向x观察膜时，在传感器的区域42中不会看到可见的变化。第一区域42因此不视觉地变化，而暴露于化学试剂的第二区域44将产生显而易见的变化，该变化对于沿方向x观察传感器40的使用者来说是可见的。虽然区域42和区域44显示不同的颜色或色调，但是这两个区域在膜主体58中彼此成一整体。当化学物质穿过过滤介质60时，使用者可观察到从过滤介质的上游侧向下游侧移动的颜色渐变过程。
已发现，当从非“x”的角度如锐角“y”观察传感器40时，区域42和44之间的对比度将减小。当粘合剂层57使用许多粘合剂时，此减小的对比度可能导致错误的读数。然而，当层57中使用粘合剂(甲基)丙烯酰共聚物时，对比度将保持。
结合本发明使用的传感器可为刚性的或柔性的。可通过各种措施如粘合剂53或通过其他措施如填充技术或机械啮合将其固定到任选的基材26。有利的是，柔性指示器可充分弯曲而无断裂，以使其可利用一个或多个轧制加工步骤来制造。
半反射层
半反射层可包含可形成半反射层并且具有不同于检测层的折射率的任何材料。所需厚度将取决于用来形成该层的材料、待检测的被分析物以及将要运载被分析物的介质。
合适的材料包括金属和半金属如铝、铬、金、镍、硅和银。可包含在半反射层中的其他合适的材料包括氧化物如氧化铝、二氧化钛和氧化铬。半反射层包括设置在透明膜上的金属层构造，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上的气相沉积镍。
类似于反射层，半反射层可以是基本连续的层或不连续的层。另外，类似于反射层，半反射层可包含一个或多个半反射层。有利地，半反射层包含基本连续或不连续的单个半反射层。
在一个示例性实施例中，半反射层为基本连续的层。在该实施例中，半反射层的构造和组成可以在整个半反射层的上表面上和整个半反射层中基本上一致。作为另外一种选择，半反射层的构造和／或组成可以在整个半反射层的上表面上和整个半反射层中变化。例如，半反射层可以具有差异渗透性，使得半反射层在半反射层上表面上的第一位置处对给定的被分析物具有较高的被分析物渗透性，而在此上表面的第二位置处对同一被分析物具有较低的被分析物渗透性。半反射层上表面上的第一和第二位置可以相对于彼此无规布置，或者可以在上表面上形成图案。
基本连续的半反射层也可以在其中具有图案，其中半反射层的第一区域具有比半反射层的第二区域更大的光反射率。半反射层上的第一和第二区域可以在半反射层的上表面上和半反射层内形成图案。类似于上述图案化的检测层，图案化的半反射层可包含图案，以便在下面的检测层暴露于被分析物时产生彩色图像、文字或消息。在暴露于被分析物时，半反射层即可为使用者提供易于识别的警告。
许多方法可用来改变半反射层的渗透性和／或在半反射层上及其内产生图案。合适的方法包括但不限于空间上控制半反射层的沉积条件以改变半反射层的厚度或密度。例如，可以在沉积源和基材之间放置掩模以使得从上表面上的第一位置到第二位置，所沉积的半反射层的厚度有所不同。差异渗透性和／或在半反射层上和其内产生图案也可通过用局部能量输入对半反射层进行后处理(例如用激光处理改变半反射层的微结构)来产生。
任何上述方法都可用来在半反射层上产生一个或多个图案。给定的一个或多个图案的选择可取决于多个因素，包括(但不限于)所关注的一个或多个被分析物、所使用的一种或多种半反射材料、显示给用户的消息(如果有的话)、或它们的组合。
具有基本连续的半反射层的示例性本发明多层膜在U.S.7,449,146(Rakow等人)图1-3中有示出。在一个示例性的本发明多层膜传感器中，多层膜传感器包含检测层上方的基本连续的半反射层，其中所述检测层具有由于检测层内一个或多个井的存在而增大的表面积，从而潜在地增强对被分析物的检测能力(参见U.S.‘146图3)。有利地，布置在含井的检测层上方的基本连续的半反射层为半反射材料的单层。
在又一个示例性的本发明实施例中，半反射层为不连续的层。在此实施例中，半反射层的组成可在整个半反射层上基本一致；然而，存在这样的区，其将半反射层分离成两个或更多个不连续的区域。不连续的半反射层可包含暴露区(即，检测层被暴露)的“海”内的半反射岛的任何图案。检测层上的半反射岛区的尺寸和密度可以根据需要变化，并且可以均匀地分散或非均匀地分散在检测层的上表面上方。通常，半反射岛均匀地分散在检测层的上表面上方并且具有至少一个至少约1.0微米(μm)、有利地约10.0至约100μm的维度(即，长度、宽度或直径)；然而，任何半反射岛尺寸、形状和密度都可用于本发明中。另外，暴露区通常具有至少一个在约1.0至约100μm范围内的维度(即，长度、宽度或直径)；然而，在本发明中，暴露区可具有任何维度。
一种具有不连续的半反射层的示例性本发明多层膜在U.S.7,449,146(Rakow等人)的图4中示出，该专利以引用方式并入本文。
一种在检测层上方提供不连续的半反射层的合适方法包括激光烧蚀法，如U.S.7,449,146(Rakow等人)的实例11中所述。可通过将半反射层的一些部分暴露于激光来移除这些部分，如归属于明尼苏达州圣保罗的3M创新有限公司(3M Innovative PropertiesCompany，St.Paul，MN)的美国专利第6,180,318号和第6,396,616号中所述，它们的主题内容以全文引用方式并入本文。另一可用来产生不连续的半反射层的示例性方法为照片成像法。
在一个期望的实施例中，不连续的半反射层包含许多均匀分散在检测层上表面上方的半反射岛，其中每个半反射岛具有形状为正方形或圆形的上表面区，此上表面区具有至少约1.0μm、更有利地约10.0至约100μm的长度、宽度或直径。应理解，每个半反射岛可具有多种形状(包括但不限于三角形、矩形、星形、菱形等)的上表面区，并具有一个或多个至少约1.0μm、更有利地约10.0至约100μm的维度。此外，还应当理解，每个半反射岛区对一种或多种被分析物可以是可渗透的或不可渗透的。当半反射岛对一种或多种被分析物可渗透时，比色传感器允许一种或多种被分析物直接通过暴露区以及间接通过半反射岛而接触检测层。
应指出，可使用激光烧蚀法(例如，U.S.6,180,318和6,396,616中所述)、化学蚀刻法或其他方法来移除半反射层的一些部分以及检测层的一些部分，以形成从半反射层的上表面延伸到检测层中、并且可能延伸到反射层的上表面(或任选的基材的上表面)的井。在此实施例中，所得结构包含多层膜岛(例如，在宽度为约10μm的暴露区网格内的边长为100μm的正方形岛)的阵列，该阵列具有相同的检测层组成和半反射层组成。半反射层的每个岛对一种或多种被分析物可以是可渗透的或不可渗透的。当半反射岛对一种或多种被分析物可渗透时，多层结构允许被分析物从检测层侧面以及从检测层顶部渗透到检测层内。在所得结构内部的多层薄膜岛的尺寸、形状和密度可以类似于上述半反射岛变化。通常，每个多层膜岛具有一个或多个至少约1μm、例如约10.0至约100μm的维度。
除上述方法外，还可通过向反射层上沉积检测层材料的岛并然后在每个检测层岛顶部沉积半反射层来形成多层膜岛。可使用各种印刷技术(包括但不限于喷墨印刷和接触印刷)来向反射层上沉积岛或图案化形式的检测层。
在一个期望的实施例中，不连续的半反射层包含检测层上表面上方的半反射岛单层，其中所述检测层包含至少一种无机组分。在又一期望的实施例中，不连续的半反射层包含检测层上表面上方的半反射岛单层，其中所述检测层与至少一种聚合物组分组合地包含至少一种无机组分。在再一期望的实施例中，不连续的半反射层包含检测层上表面上方的半反射岛单层，其中所述检测层包含至少两种不同的聚合物组分，其中所述聚合物组分(1)彼此共混，(2)在给定的层内但不彼此共混，(3)在彼此分离的层中，或(4)(1)至(3)的任意组合。
检测层
检测层混合物可以为均匀的或不均匀的，并且其可以例如由无机组分的混合物、有机组分的混合物或无机和有机组分的混合物制成。由组分混合物制成的检测层可对被分析物群组提供改良的检测性。检测层有利地具有一系列的孔尺寸或表面积，孔尺寸或表面积被选择为提供与所述吸附剂介质的吸附特性类似的吸附特性。可使用多孔材料(例如由高内相乳液制成的泡沫)获得合适的孔隙率，例如在美国专利No.6,573,305B1(Thunhorst等人)中所述的那些。还可以通过二氧化碳发泡来产生微孔材料以获得孔隙率(参见“Macromolecules”，2001，Vol.34，pp.8792-8801(《大分子》，2001年，第34卷，第8792-8801页))，或者可以通过共混聚合物的纳米相分离以获得孔隙率(参见“Science”，1999，vol.283，p.520(《科学》，1999年，第283卷，第520页))。一般来讲，孔直径优选地为小于所需指示器着色的峰值波长。纳米级孔径的孔是优选的，例如具有约0.5至约20nm、0.5至约10nm、或0.5至约5nm的平均孔径。
代表性的无机检测层材料包括多孔硅、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物、以及其他能够形成为具有适当厚度的透明且多孔的层以通过光学干涉作用来产生颜色或色度的变化的无机材料。例如，无机检测层材料可以为氧化硅类、氮化硅类、氮氧化硅类、氧化铝类、氧化钛类、氮化钛、氮氧化钛、氧化锡类、氧化锆类、沸石类或它们的组合。由于多孔硅的稳健性和与湿蚀刻处理的相容性，因此它是尤为理想的无机检测层材料。
代表性的多孔硅材料如Ogawa等人在Chem.Commun.pp.1149-1150(1996)(《化学通讯》，第1149-1150页，1996年)中、Kresge等人在Nature，Vol.359，pp.710-712(1992)(《自然》，第359卷，第710-712页，1992年)中、Jia等人在Chemistry Letters，Vol.33(2)，pp.202-203(2004)(《化学快报》，第33卷第2期，第202-203页，2004年)中以及美国专利第5,858,457号(Brinker等人)中所述。也可以采用多种有机分子作为有机模板。例如，糖类(例如，葡萄糖和甘露糖)可以用作有机模板以生成多孔硅酸盐，参见Wei等人在Adv.Mater.1998，Vol.10，p.313(1998)(《先进材料》，1998年，第10卷，第313页)。
代表性有机检测层材料包括聚合物、共聚物(包括嵌段共聚物)和它们的混合物，其由(或可由)多种类别的单体制备，这些单体包括疏水性丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯类、双官能单体、乙烯基单体、烃单体(烯烃类)、硅烷单体、氟化单体、羟基化单体、丙烯酰胺类、酸酐类、醛官能化单体、胺或胺盐官能化单体、酸官能化单体、环氧化物官能化单体及其混合物或组合。U.S.7,449,146(Rakow等人)含此类单体的广泛列表。具有固有微孔性(PIM)的上述聚合物可形成尤为理想的检测层。PIM通常是形成微孔固体的非网状聚合物。由于其典型的高度刚性和扭曲的分子结构，使得PIM无法有效地填充空间，从而提供本发明所公开的微孔结构。适合的PIM包括(但不限于)在Budd等人的“Polymers of intrinsicmicroporosity(PIMs)：robust，solution-processable，organic microporousmaterials,”Chem Commun.，2004，pp.230-231(具有固有微孔性的聚合物(PIM)：稳固、可溶液处理的有机微孔材料，《化学通讯》，2004年，第230-231页)中公开的聚合物。另外的PIM在Budd等人的J. Mater.Chem.，2005，15，pp.1977-1986(《材料化学期刊》，2005年，15，第1977-1986页)中、McKeown等人的Chem.Eur.J.2005，11，No.9，2610-2620(《欧洲化学杂志》，2005年，11卷9期，第2610-2620页)中以及U.S.7,690,514(McKeown等人)中有公开，以引用方式并入本文。
检测层可包含图案，以使得在暴露于被分析物时产生彩色图像、文字或消息。次层可通过使得具有一个或多个对特定被分析物有活性的部分和一个或多个对同一被分析物无活性的部分来图案化。或者，可以在较大的非活性次层上沉积活性材料的图案。在这种情况下，优选使图案化层非常薄，以使得在被分析物被吸收之前光学厚度无明显差异。一旦暴露于被分析物时，该图案即可以为使用者提供易于识别的警告。
在大多数实施例中，检测层包含至少一种其光学厚度在暴露于被分析物时改变的PIM。光学厚度的变化可能由尺寸变化所导致，例如由于膨胀或收缩引起的聚合物的物理厚度变化或是由于被分析物的存在或化学反应引起的检测层的折射率变化。检测层可以从一种颜色变为另一种颜色、从有色变为无色，或从无色变为有色。
检测层的厚度可例如如美国专利第6,010,751号中所述图案化。当传感器设计为被分析物的存在使得检测层膨胀或收缩从而使得图案消失(例如，当较薄的部分膨胀至与较厚的部分相同的厚度时)或出现(例如，当一个部分收缩至比相邻的部分薄的厚度时)时，这可能是需要的。也可通过从最初看起来颜色相同但当暴露于一种或多种被分析物时所述较薄和较厚区域中的一者或二者将膨胀而给出两种不同色调的较薄和较厚区域开始来使图案出现。
反射层
所述反射层可包括形成全反射或半反射层的任何材料。优选所述材料在约20至约200nm的厚度下是全反射的。通常可使用更薄的层来使得反射层半反射。虽然通常将反射层制备得比半反射层具有更高的反射率，但有时期望反射层和半反射层的反射率相同以使得从传感器膜的任一侧均可看见对被分析物的存在的响应。反射层可渗透被分析物。
适用于反射层的材料包括金属或半金属如铝、铬、金、镍、硅和银。反射层中可包括的其它适宜的材料包括金属氧化物，诸如氧化铬和氧化钛。
在一些示例性的本发明实施例中，反射层的反射率为至少约90％(即，至少约10％的透射率)，在一些实施例中，反射率为约99％(即，透射率为约1％)。在其他示例性的本发明实施例中，反射层为半反射层，其中所述反射层的反射率为至少约20％，例如反射率为约20％至约90％，或者反射率为约30％至约70％。
在一些实施例中，反射层也充当基材，从而为传感器提供支承。反射层可为基本连续的层或不连续的层。另外，反射层可包含一个或多个反射层。有利地，反射层包含单个反射层。
掩蔽层
传感器还包含掩蔽层，所述掩蔽层包含(参照图1)粘合剂掩蔽层57和附连到反射层52的表面的任选掩蔽膜54，所述粘合剂掩蔽层包含粘合剂(甲基)丙烯酰共聚物，所述共聚物具有≥0℃的Tg并且包含a)高Tg单体单元和b)烷基(甲基)丙烯酰单体单元。
掩蔽层可以图案的形式提供在半反射层上方。在此实施例中，在暴露于被分析物时，传感器将显示图案(即，半反射层上掩蔽层的颠倒图案)形式的信号。该信号图案可以具有任何所需的构型，包括但不限于形状、字母、文字、给使用者的特定消息、给使用者的安全指导、公司徽标等。
任选然而优选的掩蔽膜包含可渗透被分析物如化学试剂的聚合物膜。适用于掩蔽层的聚合物膜的材料包括聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚偏二氟乙烯、纤维素和纤维素衍生物。此类膜通常被层合。
掩蔽层57的(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物包含至少一种高Tg单体。所述粘合剂可描述为以下组分的互聚反应产物：(a)至少一种高Tg单体；(b)至少一种(甲基)丙烯酸烷基酯单体，可任选地(c)至少一种酸官能单体，可任选地(d)至少一种非酸官能极性单体，可任选地(e)至少一种乙烯基单体，和可任选地(f)至少一种多官能(甲基)丙烯酸酯单体。
如本文所用，术语“(甲基)丙烯酸”或“(甲基)丙烯酰”包括丙烯酸和甲基丙烯酸(或丙烯酰和甲基丙烯酰)二者并包括(甲基)丙烯酰胺。所述共聚物具有≥0℃、优选地≥10℃、更优选地≥20℃的Tg。
对于各种单体的特定组合，可用的互聚物Tg预测因子可通过应用Fox公式来计算：1／Tg=∑Wi／Tgi。在该公式中，Tg为混合物的玻璃化转变温度，Wi为混合物中组分i的重量分数，Tgi为组分i的玻璃化转变温度，并且所有的玻璃化转变温度都以开尔文(K)为单位。或者，玻璃化转变温度可通过多种已知的方法进行测量，包括例如通过差示扫描量热法(DSC)。如本文所用，术语“高Tg单体”是指当均聚时产生具有≥0℃的Tg的(甲基)丙烯酰共聚物的单体。如使用Fox公式所计算，粘合剂(甲基)丙烯酰共聚物中高Tg单体的引入足以提升所得共聚物粘合剂的玻璃化转变温度至≥0℃、优选地≥10℃、更优选地≥20℃。或者，可制备(甲基)丙烯酰共聚物粘合剂并通过DSC测量Tg。
根据Donatas Satas，Handbook of Pressure Sensitive Adhesives，1stEdition，Von Nostrand Rheinhold，NY，1982(Donatas Satas，压敏粘合剂手册，第一版，VonNostrand Rheinhold，纽约，1982)：“玻璃化转变温度既不是室温下聚合物刚性的准确量度，也不是压敏性质的准确量度。它是一种简单且方便的方法，用于预测聚合物对于压敏粘合剂应用的适用性以及预测共聚单体对共聚物性质的影响。”
高Tg单体为可与(甲基)丙烯酸单体共聚并具有≥0℃、优选地≥10℃、更优选地≥20℃的Tg(如使用均聚物通过Fox公式所估计)的那些。高Tg单体单元选自丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸3,3，5-三甲基环己酯、丙烯酸环己酯、N-辛基丙烯酰胺、甲基丙烯酸联苯酯和甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸卤代芳基酯、丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、N-(1，1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯、甲基丙烯酸3，3，5-三甲基环己酯以及它们的组合。
优选地，高Tg单体包括芳基(甲基)丙烯酰单体，包括苯基、联苯基、芴、(甲基)丙烯酸异冰片酯、N， N-二甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯。
可用于制备(甲基)丙烯酰共聚物的烷基(甲基)丙烯酰单体为非叔醇的单体(甲基)丙烯酸酯，所述醇含有1至14个碳原子、优选地平均4至12个碳原子。
适合用作(甲基)丙烯酸酯单体的单体的例子包括丙烯酸或甲基丙烯酸与非叔醇的酯，所述非叔醇为例如乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、1-己醇、2-己醇、2-甲基-1-戊醇、3-甲基-1-戊醇、2-乙基-1-丁醇、3，5，5-三甲基-1-己醇、3-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、异辛醇、2-乙基-1-己醇、1-癸醇、2-丙基庚醇、1-十二烷醇、1-十三烷醇、1-十四烷醇、香茅醇、二氢香茅醇等。在一些实施例中，优选的(甲基)丙烯酸酯单体是(甲基)丙烯酸与丁醇或异辛醇或其组合的酯，但是两种或更多种不同的(甲基)丙烯酸酯单体的组合也是合适的。在一些实施例中，优选的(甲基)丙烯酸酯单体为(甲基)丙烯酸与衍生自可再生来源的醇(如2-辛醇、香茅醇或二氢香茅醇)的酯。在一些实施例中，可使用对应的(甲基)丙烯酰胺。
(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物可任选地包含酸官能烯键式不饱和单体，其中所述酸官能团可为酸本身(例如，羧酸)，或者一部分可为其盐(例如，碱金属羧酸盐)。可用的酸官能化烯键式不饱和单体包括但不限于选自烯键式不饱和羧酸、烯键式不饱和磺酸、烯键式不饱和膦酸以及它们的混合物的那些单体。这类化合物的例子包括选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、富马酸、巴豆酸、柠康酸、马来酸、油酸、(甲基)丙烯酸β-羧乙酯、甲基丙烯酸2-磺乙酯、苯乙烯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基膦酸以及它们的混合物的那些。
由于它们的可得性，酸官能化和环氧官能化(甲基)丙烯酸共聚物的酸官能化烯键式不饱和单体通常选自烯键式不饱和羧酸，即(甲基)丙烯酸。当需要甚至更强的酸时，酸官能化烯键式不饱和单体包括烯键式不饱和磺酸、烯键式不饱和膦酸或其混合物。
基于100重量份的将形成未改性的酸官能(甲基)丙烯酸共聚物的总单体含量计，所述任选的酸官能烯键式不饱和单体可以至少1重量份的量使用。在某些实施例中，基于100重量份的将形成未改性的酸官能(甲基)丙烯酸共聚物的总单体含量计，使用1重量份至40重量份的酸官能烯键式不饱和单体。
在某些实施例中，(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物的制备中使用非酸官能极性单体。如本文所用，术语“极性单体”不包括酸官能化烯键式不饱和单体，并称为“非酸官能化极性单体”。
合适的非酸官能化极性单体的代表性的例子包括但不限于(甲基)丙烯酸2-羟乙酯；N-乙烯基吡咯烷酮；N-乙烯基己内酰胺；丙烯酰胺；单-或二-N-烷基取代的丙烯酰胺；叔丁基丙烯酰胺；二甲氨基乙基丙烯酰胺；N-辛基丙烯酰胺；聚(烷氧基烷基)(甲基)丙烯酸酯类，包括(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙氧基乙酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯；烷基乙烯基醚类，包括乙烯基甲基醚；以及它们的混合物。优选的极性单体包括选自丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯和N-乙烯基吡咯烷酮的那些。
基于100重量份的总单体计，非酸官能极性单体可以0至10重量份的量使用。在某些实施例中，基于100份的总单体计，此类单体以至少0.5重量份的量使用。在某些实施例中，基于100份的总单体计，此类单体以不超过5重量份的量使用。
当使用时，可用于(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物中的乙烯基单体包括乙烯基酯(例如，乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯)、苯乙烯、取代的苯乙烯(例如，α-甲基苯乙烯)、乙烯基卤化物以及它们的混合物。如本文所用，术语“乙烯基单体”不包括酸官能化烯键式不饱和单体、丙烯酸酯单体和极性单体。
基于100重量份的将形成未改性的酸官能化(甲基)丙烯酸共聚物的总单体含量计，乙烯基单体可以0至5重量份的量使用。在某些实施例中，这种单体以至少1重量份的量使用，以100份将形成未改性的酸官能化(甲基)丙烯酸共聚物的总单体含量计。
为了增加经涂布的粘合剂组合物的内聚强度，可以将多官能(甲基)丙烯酸酯单体掺入可聚合单体的共混物中以有助于交联。此类化合物常常称为化学交联剂。多官能(甲基)丙烯酸酯特别可用于乳液或浆料聚合。可用的多官能(甲基)丙烯酸酯的例子包括(但不限于)二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酸酯和四(甲基)丙烯酸酯，如1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚(乙二醇)二(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯二(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯二(甲基)丙烯酸酯和丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯以及它们的混合物。多官能(甲基)丙烯酸酯的量和种类取决于粘合剂组合物的应用来定制。
通常，如果使用，则相对于100重量份的将形成未改性的酸官能化(甲基)丙烯酸共聚物的总单体含量，多官能(甲基)丙烯酸酯以小于5重量份的量使用。在某些实施例中，多官能(甲基)丙烯酸酯交联剂可以小于1重量份的量存在。在某些实施例中，这种化学交联剂以至少0.01重量份的量使用。在某些实施例中，这种化学交联剂以至少0.05重量份的量使用。在一些实施例中，交联组合物不含多官能(甲基)丙烯酸酯。
关于酸官能单体、极性单体和乙烯基单体中的每一个，如果均聚物的Tg高于或等于0℃，则每一个均可认为是高Tg单体。
(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物可通过常规的自由基聚合方法制备，包括溶液法、辐射法、本体法、分散体法、乳液法和悬浮法。例如，它可经如美国专利No.3,691,140(Silver)；No.4,166,152(Baker等人)；No.4,636,432(Shibano等人)；No.4,656,218(Kinoshita)；和No.5,045,569(Delgado)中公开的悬浮聚合法制得。上述每个专利描述了粘合剂组合物以及聚合方法的说明。
本文所述的(甲基)丙烯酰共聚物粘合剂是低渗气的。许多丙烯酸类粘合剂具有高含量的残留溶剂和／或单体，这些残留溶剂和／或单体将迁移进传感器中而导致不希望有的颜色改变。
对于任何(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物，如使用Fox公式所计算或如通过DSC所测得，每种单体a)高Tg单体、b)(甲基)丙烯酸酯单体、c)酸官能单体、d)非酸极性单体、e)其他乙烯基单体和f)多官能(甲基)丙烯酸酯交联剂的性质和量选择为使得所得共聚物具有≥0℃、优选地≥10℃、更优选地≥20℃的Tg。
作为例子，若选择丙烯酸异辛酯作为丙烯酸酯单体，如通过Fox公式所计算，为获得具有所需Tg的共聚物，必须以下表中所列的量选择高Tg单体：
关于Fox公式的其他信息可自W.R.Sorenson和T.W.Campbell的名称为“Preparative Methods of Polymer Chemistry(聚合物化学的制备方法)”，Interscience：New York(1968)，p.209(《交叉科学》，纽约(1968)，第209页)的正文获得。适宜的均聚物的具体Tg值可自P.Peyser，“Polymer Handbook”，3rd edition，edited byJ.Brandrup andE.H.Immergut，Wiley：New York(1989)，pp.VI-209through VI-277(P.Peyser，《聚合物手册》，第三版，J.Brandrup和E.H.Immergut编辑，Wiley：纽约(1989)，第VI-209至VI-277页)章节获得。
可使用酌情针对特定基材加以改变的常规涂布技术将上述组合物涂布在掩蔽膜或反射层上。例如，可以通过诸如辊涂、流涂、浸涂、旋涂、喷涂、刮涂和模具涂布的方法把这些组合物施加到多种固体基底上。这些多种多样的涂布方法可以将这些组合物按照不同厚度涂布在基材上，从而使得这些组合物得到更广泛的应用。涂层的厚度可以有差别，但是可设想2至500微米(干燥厚度)，优选约25至250微米的涂层厚度。在一些实施例中，粘合剂可自熔体涂布。
在一个实施例中，将压敏粘合剂以压敏胶带的形式施加到膜主体，其中将粘合剂涂布在衬垫膜上、切成片、然后粘附到传感器膜。在此实施中，衬垫常提供掩蔽层的聚合物膜层54。聚合物膜层也提供附加的屏障以阻挡蒸汽渗透进入传感器中。可以类似的方式使用背衬，从而提供掩蔽胶带，所述掩蔽胶带可以粘合剂方式附连到反射层52，从而提供元件57和54。
对于一次性个人呼吸器、电动空气净化呼吸器、防护服和其他防护不希望有的物质的存在的防护装置的使用者，可使用即时传感器作为“使用寿命终止指示器(ESLI)”。例如，使用寿命终止指示器(“ESLI”)可以就此类装置中的过滤元件可能接近饱和或者可能对特定材料无效的情况进行警告。
当作为ESLI使用时，即时传感器可用在滤筒中以帮助在滤筒已达到其使用寿命的终点时通知使用者。滤筒可包含壳体、设置在壳体内的过滤介质以及通过壳体的侧壁可见的即时传感器。引入了即时ESLI的呼吸器可包含面罩主体、固定到面罩主体的带具以及一个或多个可附接到面罩主体的滤筒。
可将ESLI邻近壳体侧壁设置，使得其可容易地从外部观察到。通常将ESLI设计为比色传感器-即它们在暴露于所过滤空气中的足量污染物时会在视觉上改变。对颜色改变和传感器位置进行调控，以提供与滤筒使用寿命终止时刻相符的指示。即时传感器有利地提供当自锐角观察时暴露和未暴露(掩蔽)区域改进的对比度。关于滤筒和呼吸器构造的进一步详情可见于申请人于2009年10月23日提交的共同待审专利申请U.S.S.N.12／604,565中，该专利申请以引用方式并入本文。
本发明所公开的传感器可用来检测多种所关心的蒸汽。代表性的关注的蒸汽包括水蒸汽、气体和挥发性有机化合物。代表性有机化合物包括取代或未取代的碳化合物，其包括烷烃类、环烷类、芳族化合物、醇类、醚类、酯类、酮类、卤代烃类、胺类、有机酸类、氰酸酯树脂类、硝酸盐类以及腈类，例如正辛烷、环己烷、甲基乙基酮、丙酮、乙酸乙酯、二硫化碳、四氯化碳、苯、苯乙烯、甲苯、二甲苯类、甲基氯仿、四氢呋喃、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、2-乙氧基乙醇、乙酸、2-氨基吡啶、乙二醇单甲醚、甲苯-2,4-二异氰酸酯、硝基甲烷和乙腈。
实例
材料和供应商
·聚异丁烯：B150(Mw-2,500,000g／mol)；新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF Corp.；Florham Park，NJ)
·溶剂：甲醇、乙酸乙酯和甲苯-新泽西州吉布斯敦的EMD化学公司(EMD ChemicalInc.；Gibbstown NJ)
·丙烯酸单体：IOA、IBOA、EA、nBA、MA、AA-密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma Aldrich；St.LouisMO)
·聚合引发剂：67；特拉华州威尔明顿的杜邦公司(Dupont；WilmingtonDE)
·离型衬垫：(TI0)-T10有机硅涂布离型衬垫；弗吉尼亚州马丁斯维尔的CP膜公司(CP Films，Inc.；Martinsville VA)
·PET衬垫：(3SAB)-3SAB有机硅涂布聚酯膜-0.051毫米厚；南卡罗来纳州格瑞尔的三菱聚酯膜公司(Mitsubishi Polyester Film，Inc.；Greer SC)
实例1
向具有包绕的螺纹的8盎司窄口琥珀色瓶中加入16.5g丙烯酸异冰片酯(IBOA)、12.0g丙烯酸异辛酯(IOA)、1.5g丙烯酸(AA)和70.0g乙酸乙酯。然后加入0.030g聚合引发剂(67)，混合物用氮气鼓泡15分钟。用带衬里的金属盖密封瓶并用胶带和绝缘胶带进一步密封。将瓶置于65℃下的水浴中并轻轻翻滚。18小时后，从水浴中取出瓶并让其冷却至室温。所得粘合剂聚合物组合物具有约30重量％的固体，并且IBOA／IOA／AA组成为约55／40／5。
该聚合物的玻璃化转变温度(Tg)经计算为13℃。该Tg用Fox公式计算：1／Tg=∑i(Wi／Tgi)，其中Tg为共聚物的玻璃化转变温度，Wi为单体i的重量分数，Tgi为单体i的均聚物的玻璃化转变温度。
将该粘合剂组合物刮涂到PET衬垫(3SAB)上并将经涂布的衬垫胶粘到薄铝面板上。将涂布的粘合剂在设定为70℃的烘箱中干燥20分钟，然后在设定为120℃的烘箱中干燥30分钟。让粘合剂冷却至室温。所得粘合剂膜具有约0.051mm的厚度，并将离型衬垫(T10)层合于其上。从粘合剂片材切下约2.5cm的正方形样品以供测试。
根据2009年10月23日提交的美国专利申请第12／604565号的实例中描述的程序制备用于ESLI的多层传感器膜，该专利申请以引用方式并入本文。
用热风枪将粘合剂正方形温和地加热约10秒钟，然后用棉签层合到传感器膜的背侧(镀银侧)。用热风枪将具有大于0℃的计算Tg的丙烯酸酯粘合剂温和地加热约10秒钟，然后粘结到传感器膜。
以表1中所示的时间间隔观察传感器膜的视觉外观并记录外观的视觉变化。使膜保持在环境温度(约21℃)下。对外观的变化(常描述为在倾斜的视角下色调的微小变化)赋予0-5的值，0表示无可观察到的变化，5为非常明显的视觉变化。
实例2-25
根据实例1中所述的程序制备粘合剂并在ESLI传感器膜上测试，不同之处如下。
实例2-25的粘合剂用表1中所示的单体制备。实例2、7、9、11、13和15包含1重量％的氮丙啶交联剂，该交联剂根据U.S.2010／0227969的制备实例1制备。
实例16-25的粘合剂仅用IOA和IBOA制备。
还分别在50℃下和80℃下老化24和72小时后测试来自实例1、3、4和5的粘合剂。
实例C1-C3
C1为通过将约10重量％的聚异丁烯(B150)溶解在甲苯中并涂布在PET衬垫上而制得的聚异丁烯粘合剂。
C2为使用IOA、EA(丙烯酸乙酯)和AA并使用50：40：10的比率根据实例1的程序并涂布在PET衬垫上而制得的丙烯酸酯粘合剂。
C3为使用BA(丙烯酸丁酯)、MA(丙烯酸甲酯)和AA并使用58：40：2的比率根据实例1的程序并涂布在PET衬垫上而制得的丙烯酸酯粘合剂。
将这些涂布了粘合剂的PET衬垫胶粘到薄铝面板上并在设定为70℃的烘箱中干燥20分钟，然后在设定为120℃的烘箱中放置另外30分钟。制得干厚为约2密耳(0.051mm)的粘合剂并根据实例1的程序在ESLI传感器膜上测试。表1中显示结果。
表1
NT-未测试
实例26-36
根据实例1中所述的程序并使用表2中所示的单体组成制备粘合剂、涂布并在ESLI传感器膜上测试。实例30和35的粘合剂包含1重量％的实例2的氮丙啶交联剂。表2中示出了72小时后的结果。还在50℃下24小时后和在80℃下72小时后测试来自实例26、27、28和31的粘合剂。
表2
本发明通过以下实施例示出：
1.一种化学传感器，所述化学传感器包含：
a)多层主体，所述多层主体包含：
i)半反射层；
ii)通过提供视觉变化来响应化学试剂的存在的检测层；
iii)反射层；和
b)附连到所述反射层的表面的粘合剂掩蔽层，所述粘合剂掩蔽层具有≥0℃的Tg，包含a)高Tg单体单元和b)烷基(甲基)丙烯酰单体单元的(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物。
2.根据实施例1所述的化学传感器，其中所述粘合剂掩蔽层包含(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物层和膜层。
3.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物还包含c)酸官能单体单元。
4.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物的所述高Tg单体单元选自丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸3，3，5-三甲基环己酯、丙烯酸环己酯、N-辛基丙烯酰胺、甲基丙烯酸联苯酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸卤代苯酯、丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺、N-(1，1-二甲基-3-氧代丁基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸三甲基甲硅烷基酯和甲基丙烯酸3，3，5-三甲基环己酯或它们的组合。
5.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物包含：
a)5至95重量份的所述高Tg单体单元；
b)95至55重量份的所述烷基(甲基)丙烯酰单体单元；
c)0至40重量份的酸官能单体单元；
d)0至15重量份的极性单体；
e)0至5重量份的其他乙烯基单体，和
f)0至5重量份的多官能(甲基)丙烯酸酯；其中所述单体的总和为100重量份；和任选的增塑剂。
6.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物包含：
a)至少88重量％的所述具有10℃的Tg的高Tg单体单元；
b)至少80重量％的所述具有20℃的Tg的高Tg单体单元；
c)至少73重量％的所述具有30℃的Tg的高Tg单体单元；
d)至少68重量％的所述具有40℃的Tg的高Tg单体单元；
e)至少64重量％的所述具有50℃的Tg的高Tg单体单元；
f)至少60重量％的所述具有60℃的Tg的高Tg单体单元；
g)至少57重量％的所述具有70℃的Tg的高Tg单体单元；
h)至少54重量％的所述具有80℃的Tg的高Tg单体单元；
i)至少52重量％的所述具有90℃的Tg的高Tg单体单元；或
j)至少50重量％的所述具有100℃的Tg的高Tg单体单元。
7.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物具有≥5℃的Tg。
8.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物具有≥10℃的Tg。
9.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述检测层包含具有固有微孔性的聚合物(PIM)。
10.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述共聚物还包含多官能(甲基)丙烯酸酯交联剂。
11.根据前述实施例中任一项所述的传感器，其中所述传感器检测有机蒸汽。
12.一种滤筒，所述滤筒包含壳体、设置在所述壳体内的过滤介质以及通过所述壳体的侧壁可见的根据前述实施例中任一项所述的传感器。
13.根据实施例12所述的滤筒，其中所述滤筒包含指示滤筒剩余寿命的一个或多个标记。
14.根据实施例13所述的滤筒，其中所述一个或多个标记模制在所述滤筒壳体的侧壁中。
15.一种呼吸器，所述呼吸器包含面罩主体和一个或多个根据实施例12-14中任一项所述的滤筒。
16.一种呼吸器，所述呼吸器包含面罩主体、固定到所述面罩主体的带具以及一个或多个可附接到所述面罩主体的根据实施例15所述的滤筒。

Claims (10)

1.一种化学传感器，所述化学传感器包含：
a)多层主体，所述多层主体包含：
i)半反射层；
ii)通过提供视觉变化来响应化学试剂的存在的检测层；
iii)反射层；和
b)附连到所述反射层的表面的粘合剂掩蔽层，所述粘合剂掩蔽层具有≥0℃的Tg，包含含a)高Tg单体单元和b)烷基(甲基)丙烯酰单体单元的(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物。
2.根据权利要求1所述的化学传感器，其中所述粘合剂掩蔽层包含(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物层和膜层。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物包含：
a)5至95重量份的所述高Tg单体单元；
b)95至55重量份的所述烷基(甲基)丙烯酰单体单元；
c)0至40重量份的酸官能单体单元；
d)0至15重量份的极性单体；
e)0至5重量份的其他乙烯基单体，和
f)0至5重量份的多官能(甲基)丙烯酸酯；
其中所述单体的总和为100重量份；和任选的增塑剂。
4.根据权利要求1所述的传感器，其中所述(甲基)丙烯酰粘合剂共聚物包含：
a)至少88重量％的所述具有10℃的Tg的高Tg单体单元；
b)至少80重量％的所述具有20℃的Tg的高Tg单体单元；
c)至少73重量％的所述具有30℃的Tg的高Tg单体单元；
d)至少68重量％的所述具有40℃的Tg的高Tg单体单元；
e)至少64重量％的所述具有50℃的Tg的高Tg单体单元；
f)至少60重量％的所述具有60℃的Tg的高Tg单体单元；
g)至少57重量％的所述具有70℃的Tg的高Tg单体单元；
h)至少54重量％的所述具有80℃的Tg的高Tg单体单元；
i)至少52重量％的所述具有90℃的Tg的高Tg单体单元；或
j)至少50重量％的所述具有100℃的Tg的高Tg单体单元。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述检测层包含具有固有微孔性的聚合物(PIM)。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中所述粘合剂共聚物还包含多官能(甲基)丙烯酸酯交联剂。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中所述传感器检测有机蒸汽。
8.一种滤筒，所述滤筒包含壳体、设置在所述壳体中的过滤介质、以及透过所述壳体的侧壁可见的根据权利要求1所述的传感器。
9.根据权利要求8所述的滤筒，其中所述滤筒包含指示滤筒剩余寿命的一个或多个标记。
10.一种呼吸器，所述呼吸器包含面罩主体和一个或多个根据权利要求8所述的滤筒。
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