CN111648141A - 具有pH响应变色功能的织物传感器及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纺织品技术领域，公开了一种具有pH响应变色功能的织物传感器及其制备方法与应用。本发明采用柠檬提取液对茜草进行两次除杂色处理，后过滤去滤渣，得茜草提取液，调节茜草提取液的pH并对棉织物进行染色，再进行后处理，得到黄色和红色两种织物传感器。本发明提取的茜草提取液含杂色极少，棉织物上染的颜色饱和度很高，且属于天然染料，对环境无污染。本发明提供的织物传感器具有优异的pH响应变色性能和可逆变色灵敏性能，且耐摩擦牢度和耐洗牢度良好，可在环境酸碱监测中反复循环使用，如通过人体汗液pH改变提示人体健康状况；伤口纱布的颜色变化提示伤口的恢复与恶化；监控水质、土壤防护、制备指示酸性气体泄漏的防护服等。

Description

具有pH响应变色功能的织物传感器及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及纺织品技术领域，尤其涉及一种具有pH响应变色功能的织物传感器及其制备方法与应用。
背景技术
变色纺织品的颜色随着光照、温度、湿度或压力等外界刺激而发生改变，使纺织品的图案呈现出由“静态颜色”向“动态颜色”变化的效果。变色纺织品按照其变色所需要的条件分为光致变色、热致变色、电致变色、湿致变色等，因其良好的柔性、可回用性、机械稳定性、透气性、质轻等优点，被认为是具有巨大潜力的新型智能纺织材料。
近年来，pH敏感变色纺织品柔性传感器的开发也引起了研究者的广泛关注，pH值发生变化时，染料分子开环或异构化、质子转移导致电子排布改变，进而发生颜色的可逆变化。Mohrg.J等学者发现溴甲酚紫染料染色的莱卡、涤纶和锦纶等纺织品，在pH＝4-10的范围内，织物颜色会发生黄-红-紫的递变，通过着装中汗液的pH改变提示人体的健康状况(Mohrg.J，Müller.H，Bussemer.B，et al.Design of acidochromic dyes for facilepreparation of pH sensor layers[J].Analytical and bioanalytical chemistry，2008，392(7-8):1411-1418)；国内霍小平等将溴百里酚蓝对棉织物进行染色，当pH在5-8.5之间变化时，呈现黄绿蓝的可逆变化(霍小平，范晖.新型酸碱变色纺织品的制备及变色研究[J].印染助剂，2015，32(2)：22-28)。
现阶段用于开发pH敏感变色织物的染料多为pH指示剂等化学染料，有些染料存在不安全甚至致癌性。中药茜草安全无害，目前有关茜草色素的研究报道主要集中在其色素提取及染色工艺方面。分析茜草染色棉织物在不同pH环境下的可逆变色特性，开发出具有pH响应变色功能的织物传感器具有很大市场应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有pH响应变色功能的织物传感器及其制备方法与应用，制备的具有pH响应变色功能的织物传感器具有优异的pH响应变色性能和可逆变色灵敏性能，且可以反复使用。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有pH响应变色功能的织物传感器的制备方法，包括以下步骤：
1)将茜草浸入浓度为10～30g/L的柠檬提取液中2～48h，过滤得滤渣；所述茜草与所述柠檬提取液的用量比为10g:(100～200)mL；
2)将所述滤渣浸入浓度为10-30g/L的柠檬提取液中煮沸5～60min后，过滤并除去滤液，得到除杂色后的茜草；所述滤渣与所述柠檬提取液的用量比为10g:(100～200)mL；
3)将所述除杂色后的茜草在40～50℃条件下浸入水中30～60min，然后煮沸5～60min，冷却后过滤，得到滤液；所述除杂色后的茜草与所述水的用量比为10g:(100～200)mL；
4)调节所述滤液的pH为3～11，然后将棉织物按浴比1:(20～50)浸入调节pH后的滤液中进行染色，得到织物传感器。
进一步的，本发明提供了一种具有pH响应变色功能的织物传感器的制备方法，包括以下步骤：
1)将茜草浸入浓度为15g/L的柠檬提取液中12h，过滤得滤渣；所述茜草与所述柠檬提取液的用量比为10g:100mL；
2)将所述滤渣浸入浓度为15g/L的柠檬提取液中煮沸30min后，过滤并除去滤液，得到除杂色后的茜草；所述滤渣与所述柠檬提取液的用量比为10g:100mL；
3)将所述除杂色后的茜草在45℃条件下浸入水中45min，然后煮沸30min，冷却后过滤，得到滤液；所述除杂色后的茜草与所述水的用量比为10g:100mL；
4)调节所述滤液的pH为3～11，然后将棉织物按浴比1:50浸入调节pH后的滤液中进行染色，得到织物传感器。
进一步的，所述步骤4)为：调节所述滤液的pH为3～6，然后将棉织物按浴比1:50浸入调节pH后的滤液中进行染色，得到黄色的织物传感器。
进一步的，可以将黄色的织物传感器进行后处理，具体步骤为：将无水乙醇和蒸馏水混合均匀，缓慢滴加正硅酸四乙酯，搅拌均匀，后滴加盐酸溶液，在60℃条件下搅拌4h后，加入浓度为50g/L的壳聚糖溶液并陈化24h，再将颜色为织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min后取出，并用浓度为20g/L草木灰溶液按1:50的浴比浸渍处理10min，取出后再经过脱水，80℃条件下烘干，130～150℃条件下焙烘，其中，所述无水乙醇、所述蒸馏水、所述正硅酸四乙酯、所述盐酸溶液、所述壳聚糖溶液的用量体积比为60:3:20:7:10。该步骤使呈现为黄色的织物传感器的耐摩擦和耐洗牢度增加，保证了织物传感器的反复循环使用。
进一步的，所述步骤4)为：调节所述滤液的pH为7～11，然后将棉织物按浴比1:50浸入调节pH后的滤液中进行染色，得到红色的织物传感器。
更进一步的，还可以红色的织物传感器进行后处理，具体步骤为：在搅拌条件下，将氨水和蒸馏水加入到无水乙醇中，继续搅拌均匀，后滴加正硅酸四乙酯，25℃条件下继续搅拌90min后，加入浓度为20g/L的海藻酸钠溶液并陈化24h，再将颜色为红色的织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min后取出，并用浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，取出后再经过脱水，80℃条件下烘干，130～150℃条件下焙烘，其中，所述氨水、所述蒸馏水、所述无水乙醇、所述正硅酸四乙酯、所述海藻酸钠的用量体积比为7:3:60:20:10。该步骤使呈现为红色的织物传感器的耐摩擦和耐洗牢度增加，保证了织物传感器的反复循环使用。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的织物传感器。
本发明还提供了上述织物传感器作为为柔性pH响应变色传感器在环境酸碱监测中的应用。
具体的，可应用于通过人体汗液pH改变提示人体的健康状况；通过伤口纱布的颜色变化提示伤口的恢复与恶化；监控水质、土壤防护、制备指示酸性气体泄漏的防护服等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用柠檬提取液作为去杂色剂对茜草进行两次去杂色处理，得到的茜草提取液含杂色极少，对棉织物上染的颜色饱和度很高。且茜草提取液属于天然染料，对环境无污染。
2、本发明中根据调节茜草提取液的pH的不同，棉织物上染的颜色也不同，在茜草提取液的pH为3～11的范围内，随着pH的升高，棉织物的颜色逐渐加深，呈现出酸黄碱红的现象，具有优异的pH响应变色性能。另外，这种酸黄碱红的变色现象是可逆的，将在酸性条件下制备的黄色棉织物置于碱性环境中时，棉织物颜色由黄色变为红色，将在碱性条件下制备的红色棉织物置于酸性环境中时，棉织物颜色由红色变为黄色，而这种变色现象能在30s内趋于稳定，说明本发明织物传感器可逆变色灵敏度高，可反复循环使用。
3、本发明通过后处理工序使具有pH响应变色功能的织物传感器的耐摩擦牢度和耐洗牢度得到了显著提升，保证了织物传感器的反复循环使用。
附图说明
图1为茜草提取液的颜色随pH变化的图片；
图2为茜素标准品与茜草提取液(pH＝5和pH＝10)的紫外光谱对比图；
图3为茜素标准品与茜草提取液(pH＝5和pH＝10)的HPLC图谱；
图4为茜草提取液不同染色pH条件下棉织物的颜色参数a、b值的变化图；
图5为实施例2、实施例4、实施例6、实施例8和实施例10提供的织物传感器的K/S随波长变化的曲线图；
图6为实施例4提供的黄色织物传感器的颜色参数a、b值在不同pH环境下的变化趋势图；
图7为实施例9提供的红色织物传感器的颜色参数a、b值在不同pH环境下的变化趋势图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
实施例1：茜草提取液的制备。
(1)在10g茜草中加入10mL浓度为150g/L的柠檬提取液，补充水至100mL，浸泡12h，过滤，在过滤得到的滤渣中再加入10mL浓度为150g/L的柠檬提取液，补充水至100mL，煮沸30min后通过过滤除去滤液，得到除杂色后的茜草；
(2)将除杂色后的茜草浸入100mL水中，在45℃条件下处理45min，煮沸30min，过滤，得到滤液，即茜草提取液。
实施例2
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为3，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到黄色的织物传感器；
(2)将60mL无水乙醇和3mL蒸馏水混合均匀，缓慢滴加20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，继续搅拌10min后，滴加7mL浓度为0.01mol/L的HCl，在60℃条件下搅拌4h后，加入10mL浓度为50g/L的壳聚糖溶液(该壳聚糖溶液由100mL浓度为1％的冰醋酸与5g壳聚糖配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)得到的黄色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用100mL浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的黄色织物传感器A。
实施例3
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为4，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到黄色的织物传感器；
(2)将60mL无水乙醇和3mL蒸馏水混合均匀，缓慢滴加20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，继续搅拌10min后，滴加7mL浓度为0.01mol/L的HCl，在60℃条件下搅拌4h后，加入10mL浓度为50g/L的壳聚糖溶液(该壳聚糖溶液由100mL浓度为1％的冰醋酸与5g壳聚糖配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)得到的黄色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用100mL浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的黄色织物传感器B。
实施例4
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为5，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到黄色的织物传感器；
(2)将60mL无水乙醇和3mL蒸馏水混合均匀，缓慢滴加20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，继续搅拌10min后，滴加7mL浓度为0.01mol/L的HCl，在60℃条件下搅拌4h后，加入10mL浓度为50g/L的壳聚糖溶液(该壳聚糖溶液由100mL浓度为1％的冰醋酸与5g壳聚糖配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)得到的黄色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用100mL浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的黄色织物传感器C。
实施例5
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为6，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到黄色的织物传感器；
(2)将60mL无水乙醇和3mL蒸馏水混合均匀，缓慢滴加20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，继续搅拌10min后，滴加7mL浓度为0.01mol/L的HCl，在60℃条件下搅拌4h后，加入10mL浓度为50g/L的壳聚糖溶液(该壳聚糖溶液由100mL浓度为1％的冰醋酸与5g壳聚糖配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)得到的黄色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用100mL浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的黄色织物传感器D。
实施例6
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为7，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到黄色带红光的织物传感器；
(2)在搅拌条件下，将7mL氨水和3mL蒸馏水加入到60mL的无水乙醇中，继续搅拌10min后滴加20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，25℃条件下继续搅拌90min后，加入浓度为20g/L的海藻酸钠溶液(该海藻酸钠溶液由100mL浓度为1％的碳酸钠溶液和2g海藻酸钠配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)得到的红色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的黄色带红光织物传感器E。
实施例7
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为8，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到红色的织物传感器；
(2)在搅拌条件下，将7mL氨水和3mL蒸馏水加入到60mL的无水乙醇中，继续搅拌10min后滴加20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，25℃条件下继续搅拌90min后，加入浓度为20g/L的海藻酸钠溶液(该海藻酸钠溶液由100mL浓度为1％的碳酸钠溶液和2g海藻酸钠配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)得到的红色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的红色织物传感器F。
实施例8
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为9，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到红色的织物传感器；
(2)在搅拌条件下，将7mL氨水和3mL蒸馏水加入到60mL的无水乙醇中，继续搅拌10min后滴加
20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，25℃条件下继续搅拌90min后，加入浓度为20g/L的海藻酸钠溶液(该海藻酸钠溶液由100mL浓度为1％的碳酸钠溶液和2g海藻酸钠配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)
得到的红色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的红色织物传感器G。
实施例9
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为10，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到红色的织物传感器；
(2)在搅拌条件下，将7mL氨水和3mL蒸馏水加入到60mL的无水乙醇中，继续搅拌10min后滴加20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，25℃条件下继续搅拌90min后，加入浓度为20g/L的海藻酸钠溶液(该海藻酸钠溶液由100mL浓度为1％的碳酸钠溶液和2g海藻酸钠配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)得到的红色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的红色织物传感器H。
实施例10
(1)调节实施例1得到的茜草提取液的pH为11，然后将棉织物按浴比1:50浸入该滤液中进行染色，得到红色的织物传感器；
(2)在搅拌条件下，将7mL氨水和3mL蒸馏水加入到60mL的无水乙醇中，继续搅拌10min后滴加20mL正硅酸四乙酯(TEOS)，25℃条件下继续搅拌90min后，加入浓度为20g/L的海藻酸钠溶液(该海藻酸钠溶液由100mL浓度为1％的碳酸钠溶液和2g海藻酸钠配置而成)并陈化24h，随后将步骤(1)得到的红色织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min，然后取出棉织物并用浓度为20g/L的草木灰溶液浸渍处理10min，再经脱水，80℃条件下烘干，140℃条件下焙烘，得到后处理后的红色织物传感器I。
测试例1：茜草提取液测试
不同pH的茜草提取液的颜色观察结果
观测实施例2～10调节pH后的茜草提取液的颜色，发现茜草提取液在调节pH＝3～6后的颜色为黄色，这是因为酸性条件下，茜草提取液中存在助色团酚羟基；在调节pH＝7～11后的颜色为红色，这是因为在碱性条件下，助色团酚羟基去质子化，质子转移导致电子排布改变，使其以羟基负离子存在，从而变成了红色。图1为茜草提取液的颜色随pH变化的图片，由图1可知，随着pH的逐渐升高，茜草提取液的颜色由黄向红转变，逐渐加深。
茜草提取液的紫外可见光谱测定
用TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)，测定pH为5和10的两种茜草提取液和茜素标准品溶液(1,2-二羟基蒽醌，纯度≥97％，购自合肥巴斯夫生物科技有限公司)在波长200-800nm范围内的吸收光谱。结果如图2所示，其中，图2(a)为pH＝5的茜草提取液与茜素标准品的紫外光谱对比图。图2(b)为pH＝10的茜草提取液与茜素标准品的紫外光谱对比图。根据图2可以发现，pH＝5时，茜草提取液与茜素标准品吸收光谱出现吸收峰的位置基本一致，在250nm和320nm处均有吸收峰；pH＝10时，茜草提取液与茜素标准品在250nm、320nm、520nm处均有吸收峰，且出现吸收峰的位置基本一致，无杂峰，说明本发明茜草提取液的纯度很高。
茜草提取液的高效液相色谱
采用Agilent1200series型高效液相色谱仪(美国安捷伦公司)，色谱柱为安捷伦ZORBAX Extend-C18(250nm×4.6nm,5μm)，流动相:V(甲醇)∶V(水)为70∶30，检测波长为255nm，流速1mL/min，柱温：室温。对pH为5和10的两种茜草提取液和茜素标准品溶液(1,2-二羟基蒽醌，纯度≥97％，购自合肥巴斯夫生物科技有限公司)进行测定，结果如图3所示，其中，图3(a)为pH＝5的茜草提取液与茜素标准品的HPLC图谱对比图。图3(b)为pH＝10的茜草提取液与茜素标准品的HPLC图谱对比图。根据图3可以发现茜素标准品高效液相色谱(HPLC)图出现两个流出峰，流出时间3min处为DMF溶剂色谱峰，流出时间5.6min处为茜素的色谱峰。茜草提取液的HPLC图，在相同的流出时间呈现相同的流出峰，说明本发明采用柠檬提取液作为助提剂提取的茜草提取液的纯度很高。
测试例2：茜草提取液的pH对染色的棉织物的颜色参数a值和b值、K/S值的影响测试
测试实施例2～10得到的织物传感器的颜色参数a值和b值，结果如图4所示。图4中，a代表红绿轴，正数表示颜色偏红色，负数表示颜色偏绿色；b代表黄蓝轴，正数表示颜色偏黄色，负数表示颜色偏蓝色。由图2可知，随着茜草提取液的pH升高，织物传感器的a值逐渐增加，b值逐渐减小，织物传感器上红光逐渐增多，黄光逐渐减少。证明在酸性条件下，茜草提取液染色棉织物的颜色为黄色，在碱性条件下茜草提取液染色棉织物的颜色为红色。
测定实施例2、实施例4、实施例6、实施例8和实施例10得到的织物传感器的K/S(色深值)，并画出如图5所示的色深值随波长变化的曲线图。由图5可知，茜草提取液酸性与碱性上染的棉织物的最大色深值对应的最大吸收波长是不相同的，说明茜草提取液在酸性与碱性上染的棉织物的颜色随着染色酸碱性的变化而产生变化。
测试例3：茜草黄色谱染色织物的pH响应变色性能
将实施例4得到的黄色织物传感器，分别放在pH为3、4、5、6、7、8、9、10和11的缓冲溶液中处理，测试其pH响应变色性能，结果如图6所示。图6展示了实施例4得到的黄色织物传感器的颜色参数a值和b值随不同pH条件下的变化趋势。
由图6可知，在pH＝3～6的缓冲溶液中处理后，实施例4得到的黄色织物传感器的a值较小(均在6左右)，b值较大，在pH＝3的缓冲液中浸渍的棉织物的b值最大(22.90)；随着pH的增加，黄光下降明显，红光增加，在pH＝7的缓冲液中浸渍的棉织物开始呈现红光，当缓冲液pH增加到9，棉织物的红光a值最大(14.44)，黄光b值最小(10.80)，进一步提高缓冲液的pH，棉织物的色光基本稳定。
测试例4：茜草红色谱染色棉织物的pH响应变色性能
将实施例9得到的红色织物传感器，分别放在pH为3、4、5、6、7、8、9、10和11的缓冲溶液中，测试其pH响应变色性能，结果如图7所示。图7展示了实施例9得到的红色织物传感器的颜色参数a值和b值随不同pH条件下的变化趋势。
由图7可知，在pH＝3～7的缓冲溶液中处理后，实施例9得到的红色织物传感器随着酸性的增强，其a值越小，b值越大，棉织物所带的红光逐渐减少，所带的黄光增加，颜色偏向黄色变化。在pH＝8～11范围内，随着pH的增加，b值逐渐减小，a值变化不大，织物传感器的红色呈现逐渐加深的变化。
测试例5：茜草提取液染色棉织物的变色可逆性能研究
将实施例4得到的黄色织物传感器放入pH＝10的缓冲溶液中浸渍变色后取出，重新放入酸性(pH＝3～6)的缓冲溶液中，观察颜色变化。经观察，发现黄色织物传感器放在pH＝10的缓冲溶液中变色成红色，重新放入酸性(pH＝3～6)的缓冲溶液中，又呈现由红到黄的颜色变化，而且在30s内颜色变化达到稳定。
将实施例9得到的红色织物传感器放入pH＝4的缓冲溶液中浸渍变色后取出，重新放入碱性(pH＝8～11)的缓冲溶液中，观察颜色变化。经观察，发现红色织物传感器放在pH＝4的缓冲溶液中变色成橘黄色，重新放入碱性(pH＝8～11)的缓冲溶液中，又呈现由橘黄到红的颜色变化，而且在30s内颜色变化达到稳定。
综上所述，说明本发明变色棉织物具有优异的可逆变色灵敏性，可以作为柔性pH响应传感器，并且可以循环反复使用。
本发明提供的染色后处理后的织物传感器的耐摩擦牢度和耐洗牢度性能研究。
分别参照国家标准GB/29865-2013和GB/T3921-2008测试实施例4中步骤(1)得到的黄色织物传感器、经过步骤(2)后处理过的黄色织物传感器A、实施例9步骤(1)得到的红色织物传感器和经过步骤(2)后处理过的红色织物传感器H的耐摩擦和耐洗牢度着色。测试结果见表1。
表1耐摩擦和耐洗牢度测试结果
Figure BDA0002556634300000061
由表1可知，经过后处理后的织物传感器的耐摩擦牢度和耐洗牢度得到了显著提升，保证了变色传感器织物的反复循环使用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种具有pH响应变色功能的织物传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将茜草浸入浓度为10～30g/L的柠檬提取液中2～48h，过滤得滤渣；所述茜草与所述柠檬提取液的用量比为10g:(100～200)mL；
2)将所述滤渣浸入浓度为10-30g/L的柠檬提取液中煮沸5～60min后，过滤并除去滤液，得到除杂色后的茜草；所述滤渣与所述柠檬提取液的用量比为10g:(100～200)mL；
3)将所述除杂色后的茜草在40～50℃条件下浸入水中30～60min，然后煮沸5～60min，冷却后过滤，得到滤液；所述除杂色后的茜草与所述水的用量比为10g:(100～200)mL；
4)调节所述滤液的pH为3～11，然后将棉织物按浴比1:(20～50)浸入调节pH后的滤液中进行染色，得到织物传感器。
2.根据权利要求1所述的织物传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将茜草浸入浓度为15g/L的柠檬提取液中12h，过滤得滤渣；所述茜草与所述柠檬提取液的用量比为10g:100mL；
2)将所述滤渣浸入浓度为15g/L的柠檬提取液中煮沸30min后，过滤并除去滤液，得到除杂色后的茜草；所述滤渣与所述柠檬提取液的用量比为10g:100mL；
3)将所述除杂色后的茜草在45℃条件下浸入水中45min，然后煮沸30min，冷却后过滤，得到滤液；所述除杂色后的茜草与所述水的用量比为10g:100mL；
4)调节所述滤液的pH为3～11，然后将棉织物按浴比1:50浸入调节pH后的滤液中进行染色，得到织物传感器。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)为：调节所述滤液的pH为3～6，然后将棉织物按浴比1:50浸入调节pH后的滤液中进行染色，得到黄色的织物传感器。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，还包括以下后处理步骤：
将无水乙醇和蒸馏水混合均匀，缓慢滴加正硅酸四乙酯，搅拌均匀，后滴加浓度为0.01mol/L的盐酸溶液，在60℃条件下搅拌4h后，加入浓度为50g/L壳聚糖溶液并陈化24h，再将黄色的织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min后取出，并用浓度为20g/L草木灰溶液按1:50的浴比浸渍处理10min，取出后再经过脱水，80℃条件下烘干，130～150℃条件下焙烘，其中，所述无水乙醇、所述蒸馏水、所述正硅酸四乙酯、所述盐酸溶液、所述壳聚糖溶液的用量体积比为60:3:20:7:10。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)为：调节所述滤液的pH为7～11，然后将棉织物按浴比1:50浸入调节pH后的滤液中进行染色，得到红色的织物传感器。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，还包括以下后处理步骤：
在搅拌条件下，将氨水和蒸馏水加入到无水乙醇中，继续搅拌均匀，后滴加正硅酸四乙酯，25℃条件下继续搅拌90min后，加入浓度为20g/L的海藻酸钠溶液并陈化24h，再将红色的织物传感器放入陈化后的溶液中处理30min后取出，并用浓度为20g/L的草木灰溶液按1:50的浴比浸渍处理10min，取出后再经过脱水，80℃条件下烘干，130～150℃条件下焙烘，其中，所述氨水、所述蒸馏水、所述无水乙醇、所述正硅酸四乙酯、所述海藻酸钠的用量体积比为7:3:60:20:10。
7.根据权利要求4或6所述的制备方法制备得到的织物传感器。
8.权利要求7所述的织物传感器在环境酸碱监测中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用包括：通过人体汗液pH改变提示人体的健康状况、通过伤口纱布的颜色变化提示伤口的恢复与恶化。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用包括：监控水质、土壤防护、制备指示酸性气体泄漏的防护服。
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