CN112521799A - 一种智能检测钙元素的水性油墨及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料和微量元素检测技术领域，具体涉及一种智能检测钙元素的水性油墨及其制备方法和应用，该智能检测钙元素的水性油墨，是由显色油墨和遮蔽油墨组成，在实际应用时，先将遮蔽油墨打印或印刷在基材的表面，然后将显色油墨打印或印刷在遮蔽油墨的表面，其中，遮蔽油墨能充分与需遮蔽的金属离子相互作用，遮蔽效率高，进而能准确反应尿液中钙离子的含量。且该智能检测钙元素的水性油墨相对于现有技术的尿显胶，具有遮蔽效果好，制备工艺简单、生产成本低的优点，且不受尿不湿底膜中含有的大量碳酸钙对尿液中钙离子的显色的影响。该制备方法具有工艺简单，生产成本低，并能够适合于大规模生产的特点。

Description

一种智能检测钙元素的水性油墨及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料和微量元素检测技术领域，具体涉及一种智能检测钙元素的水性油墨及其制备方法和应用。
背景技术
人体生命活动过程中，需要各种物质的参与。钙元素是人体内含量最多的一种元素，享有“生命元素”之称，参与人体的各种生理功能和代谢过程。钙是人体发育过程中不可缺少的重要物质，钙的摄入量不足，人体就会出现生理性钙透支，例如，成年人缺钙，常表现为腿软抽筋、精力不集中、骨质疏松、关节痛等症状；儿童缺钙，常出现夜惊、烦躁、盗汗、厌食、佝偻病、骨骼发育不良、免疫力低下等症状。钙的摄入量过多，则易影响其他微量元素的吸收，同时增加患肾结石的危险。对于儿童来说，过量钙元素的吸收可能导致骨骼提前闭合，影响身体发育。
钙元素摄入过多或过少，均严重影响人体健康，特别是婴幼儿，极易出现缺钙或钙摄入量过多的问题。目前钙元素含量的测定主要通过去医院或专门的检测机构，抽血或者收集尿液，由专业人员和专门仪器设备进行检测，这种方式费时、费力、费钱。特别是婴幼儿难以主动配合，而且，大部分家长也不愿意孩子频繁抽血。收集尿液测试也需送专门检测机构。
尿液中钙含量可以一定程度反应人体中钙含量，能实时监测婴幼儿尿液中钙元素的含量是保证婴幼儿健康的一个重要手段。因此，发明一种简便有效的方法测试婴幼儿体内钙元素含量，为婴幼儿家长提供参考依据，将会获得人们的普遍关注。CN108210984公开了一种尿不湿的底膜内表面上涂敷有可检测钙元素的尿显胶的尿不湿及其制备方法。CN108192539也公开了一种检测钙元素的尿显胶及其制备方法，可进一步用于尿不湿底膜制备尿不湿。然而这种尿显胶的制备工艺相对复杂，成本较高，其次由于尿不湿底膜中含有大量碳酸钙，严重影响了尿显胶对尿液中钙离子的显色。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，基于现有技术尿显胶的制备工艺相对复杂，成本较高，其次由于尿不湿底膜中含有大量碳酸钙，严重影响了尿显胶对尿液中钙离子的显色的技术缺点，提供一种智能检测钙元素的水性油墨。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足，提供一种智能检测钙元素的水性油墨的制备方法。
本发明的目的之三在于针对现有技术的不足，提供一种智能检测钙元素的水性油墨的应用。
为了实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：
提供一种智能检测钙元素的水性油墨，由显色油墨和遮蔽油墨组成，所述显色油墨由水性聚氨酯乳液、增稠剂、缓冲剂和显色剂组成；所述遮蔽油墨由水性聚氨酯乳液、遮蔽剂、增稠剂和缓冲剂组成。
优选的，所述显色油墨由100-150重量份水性聚氨酯乳液、1-2重量份增稠剂、5-20重量份缓冲剂、0.1-3重量份显色剂组成。
优选的，所述遮蔽油墨由100-150重量份水性聚氨酯乳液、1-2重量份增稠剂、5-20重量份缓冲剂、0.1-2重量份掩蔽剂组成。
优选的，所述增稠剂为OMG0625、PTF、羟甲基纤维素、水性膨润土或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种以上的组合物。
优选的，所述水性聚氨酯乳液为阳离子型水性聚氨酯乳液或阴离子型水性聚氨酯乳液；
所述阳离子型水性聚氨酯乳液对应采用的显色剂为二甲酚橙或茜素红中的一种；
所述阴离子型水性聚氨酯乳液对应采用的显色剂为偶氮胂Ⅰ、偶氮胂III、钙红、铬黑T或铬蓝黑中的一种。
进一步的，所述阳离子型水性聚氨酯乳液的制备方法为：将聚合物多元醇在温度80～120℃下真空脱水60～120分钟；然后将温度降至60～85℃后，再加入二异氰酸酯和催化剂，于搅拌和氮气保护下预聚反应45～150min；然后加入阳离子型扩链剂，并在60～80℃下扩链反应60～180min；然后加入稀释剂，降温至40～55℃，加入酸类中和剂中和后，加水乳化、蒸发除溶剂，即得所述阳离子水性聚氨酯乳液；
所述阴离子型水性聚氨酯乳液的制备方法为：将聚合物多元醇在温度80～120℃下真空脱水60～120min；将温度降至60～85℃后，再加入二异氰酸酯和催化剂，于搅拌和氮气保护下预聚反应45～150min；然后加入阴离子型扩链剂，并在60～80℃下扩链反应60～180min；然后加入稀释剂，降温至40～55℃，加入碱类中和剂中和后，加水乳化、蒸发除溶剂，即得所述阴离子水性聚氨酯乳液。
优选的，所述掩蔽剂为8-羟基喹啉、乙酰丙酮、柠檬酸或酒石酸中的一种或两种以上的组合物。
为了实现上述目的之二，本发明采用如下技术方案：
提供一种智能检测钙元素的水性油墨的制备方法，它包括以下步骤：
S1、制备显色油墨：将显色剂和缓冲剂加入水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入增稠剂，混合均匀，即制得所述显色油墨；
S2、制备遮蔽油墨：将遮蔽剂和缓冲剂加入水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入增稠剂，即制得所述遮蔽油墨；
S3、制备智能检测钙元素的水性油墨：在实际应用时，先将遮蔽油墨打印或印刷在基材的表面，然后将显色油墨打印或印刷在遮蔽油墨的表面，即制得所述智能检测钙元素的水性油墨。
为了实现上述目的之三，本发明采用如下技术方案：
提供一种智能检测钙元素的水性油墨的应用，所述智能检测钙元素的水性油墨应用于生产尿不湿，应用方法为：先将遮蔽油墨打印或印刷在尿不湿的顶膜的下表面，然后将显色油墨打印或印刷在遮蔽油墨的表面。
本发明与现有技术相比较，有益效果在于：
(1)本发明提供的一种智能检测钙元素的水性油墨，是由显色油墨和遮蔽油墨组成，在实际应用时，先将遮蔽油墨打印或印刷在基材的表面，然后将显色油墨打印或印刷在遮蔽油墨的表面，其中，遮蔽油墨能充分与需遮蔽的金属离子相互作用，遮蔽效率高，进而能准确反应尿液中钙离子的含量。另外，本申请人在实验过程中发现，如果将显色剂、遮蔽剂混合同一油墨体系，基本无遮蔽效果，因此本发明创造性地将显色剂和遮蔽剂分别混合于不同的水性聚氨酯乳液体系，进而能够对需遮蔽的金属离子达到很好的遮蔽效果。
(2)本发明提供的一种智能检测钙元素的水性油墨，具有良好的生物相容性，能够对钙离子进行显色，并且相对于现有技术中应用于尿不湿的尿显胶，具有制备工艺简单，生产成本低的优点，并且不受尿不湿底膜中含有的大量碳酸钙对尿液中钙离子的显色的影响。
(3)本发明提供的一种智能检测钙元素的水性油墨的制备方法，具有工艺简单，生产成本低，对环境污染少，安全高效，并能够适合于大规模生产的特点。
(4)本发明提供的一种智能检测钙元素的水性油墨的应用，应用于生产尿不湿，通过简单的打印或印刷工艺打印在尿不湿的顶膜的下表面，能够避免尿不湿吸水树脂及PE透气底膜中金属离子对钙离子显色的干扰，能够智能检测尿液中钙元素的含量。
附图说明
图1为实施例7～10所得的显色油墨的外观照片图。其中，下标为铬黑T的即为实施例7制得的显色油墨I，下标为偶氮胂Ⅲ的即为实施例8制得的显色油墨Ⅱ，下标为铬蓝黑R的即为实施例9制得的显色油墨Ⅲ，下标为偶氮胂Ⅰ的即为实施例10制得的显色油墨Ⅳ。其中，实际的各实施例制得的显色油墨是呈现不同的颜色的，实施例7制得的显色油墨I为浅蓝色，实施例8制得的显色油墨Ⅱ浅紫色，实施例9制得的显色油墨Ⅲ为紫色，实施例10制得的显色油墨Ⅳ为紫红色。
图2为实施例7～10所得的遮蔽油墨外观照片图。其中，各实施例的遮蔽油墨均为乳白色。
图3为不同品牌的尿不湿中吸水树脂的元素分析结果图。
图4为不同品牌的尿不湿中PE透气底膜的元素分析结果图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
特此说明，为了表述方便，在实施例的配方表中使用了以下代号：
Figure BDA0002800234830000051
Mn为数均分子量。
实施例1～6。
实施例1～6的水性聚氨酯乳液为阴离子水性聚氨酯乳液或阳离子水性乳液的制备。按照表1所示的配方，分别将二异氰酸酯、聚合物多元醇按照一定摩尔比，混合并分散均匀；在65-85℃下，加入扩链剂(阴离子型扩链剂或阳离子扩链剂)和催化剂反应10～60min(第一阶段反应)后，然后加入丁酮稀释，继续反应30～50min(第二阶段反应)；冷却至室温，加入中和剂(碱类中和剂中和阴离子型水性聚氨酯，酸类中和剂中和阳离子水性聚氨酯)中和10～30min；在强力搅拌下(500～1000rpm)加水进行乳化30～120min，旋转蒸发去除丁酮，得到水性聚氨酯乳液。
表1实施例1-6中水性聚氨酯乳液的原料配比表
Figure BDA0002800234830000052
Figure BDA0002800234830000061
注：a为聚合物多元醇的羟基摩尔当量；b为扩链剂的羟基摩尔当量。
表2实施例1～6所得的水性聚氨酯乳液的制备工艺参数
Figure BDA0002800234830000062
表3实施例1-6所得的水性聚氨酯乳液的粒径和zeta电位
实施例 粒径(nm) 电位(mV) pH值
实施例1 816.10±17.32 -42.6±3.0 7.3±0.2
实施例2 578.56±15.42 40.1±3.1 4.2±0.1
实施例3 748.52±7.37 -39.6±3.2 7.2±0.1
实施例4 830.15±2.59 45.5±2.6 4.1±0.3
实施例5 642.80±15.7 -47.8±6.1 7.10±0.3
实施例6 664.15±10.1 -43.7±3.9 7.90±0.4
实施例7。
本实施例提供的一种智能检测钙元素的水性油墨，其为阴离子型水性聚氨酯智能检测油墨，其中，显色油墨的制备方法为：将1重量份的铬黑T、10重量份的缓冲剂三乙醇胺加入100重量份的实施例1的水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入1重量份的增稠剂PTF，混合均匀，即制得显色油墨I。
其中，遮蔽油墨制备方法为：将1重量份的遮蔽剂8-羟基喹啉和15重量份的缓冲剂三乙醇胺加入100重量份的实施例2所得的水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入2重量份的增稠剂羟甲基纤维素，混合均匀，即制得遮蔽油墨I。
应用于生产尿不湿时，应用方法为：先将遮蔽油墨I打印或印刷在尿不湿的顶膜的下表面，然后将显色油墨I打印或印刷在遮蔽油墨的表面，即形成智能检测钙元素的水性油墨。
实施例8。
本实施例提供的一种智能检测钙元素的水性油墨，其为阴离子型水性聚氨酯智能检测油墨，其中，显色油墨的制备方法为：将0.5重量份的偶氮胂Ⅲ、5重量份的缓冲剂三乙醇胺加入80重量份的实施例3所得的水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入2重量份的增稠剂聚乙烯吡咯烷酮，混合均匀，即制得显色油墨Ⅱ。
其中，遮蔽油墨的制备方法为：将0.5重量份的且由质量比为1：1：1的乙酰丙酮、柠檬酸和酒石酸组成的遮蔽剂，以及20重量份的缓冲剂三乙醇胺加入150重量份的实施例4所得的水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入1重量份的增稠剂羟甲基纤维素，混合均匀，即制得遮蔽油墨Ⅱ。
应用于生产尿不湿时，应用方法为：先将遮蔽油墨Ⅱ打印或印刷在尿不湿的顶膜的下表面，然后将显色油墨Ⅱ打印或印刷在遮蔽油墨的表面，即形成智能检测钙元素的水性油墨。
实施例9
本实施例提供的一种智能检测钙元素的水性油墨，其为阴离子型水性聚氨酯智能检测油墨，其中，显色油墨的制备方法为：将1重量份的铬蓝黑R、10重量份的缓冲剂三乙醇胺加入120重量份的实施例5所得的水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入1重量份的增稠剂PTF，混合均匀，即制得显色油墨Ⅲ。
其中，遮蔽油墨的制备方法为：将1重量份的遮蔽剂8-羟基喹啉和15重量份的缓冲剂三乙醇胺加入100重量份的实施例4所得的水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入2重量份的增稠剂羟甲基纤维素，混合均匀，即制得遮蔽油墨Ⅲ。
应用于生产尿不湿时，应用方法为：先将遮蔽油墨Ⅲ打印或印刷在尿不湿的顶膜的下表面，然后将显色油墨Ⅲ打印或印刷在遮蔽油墨的表面，即形成智能检测钙元素的水性油墨。
实施例10
本实施例提供的一种智能检测钙元素的水性油墨，其为阴离子型水性聚氨酯智能检测油墨，其中，显色油墨的制备方法为：将1重量份的偶氮胂Ⅰ、10重量份的缓冲剂三乙醇胺加入100重量份的实施例1的水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入1重量份的增稠剂PTF，混合均匀，即制得显色油墨Ⅳ。
其中，遮蔽油墨的制备方法为：将2重量份的且由质量比为1：1：1的乙酰丙酮、柠檬酸、酒石酸组成的遮蔽剂，以及20重量份的缓冲剂三乙醇胺加入100重量份的实施例6所得的水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入2重量份的增稠剂羟甲基纤维素，混合均匀，即制得遮蔽油墨Ⅳ。
应用于生产尿不湿时，应用方法为：先将遮蔽油墨Ⅳ打印或印刷在尿不湿的顶膜的下表面，然后将显色油墨Ⅳ打印或印刷在遮蔽油墨的表面，即形成智能检测钙元素的水性油墨。
将上述实施例7～10制得的智能检测钙元素的水性油墨，均具有遮蔽效果好，制备工艺简单、生产成本低的优点。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种智能检测钙元素的水性油墨，其特征在于：由显色油墨和遮蔽油墨组成，所述显色油墨由水性聚氨酯乳液、增稠剂、缓冲剂和显色剂组成；所述遮蔽油墨由水性聚氨酯乳液、遮蔽剂、增稠剂和缓冲剂组成。
2.根据权利要求1所述的一种智能检测钙元素的水性油墨，其特征在于：所述显色油墨由100-150重量份水性聚氨酯乳液、1-2重量份增稠剂、5-20重量份缓冲剂、0.1-3重量份显色剂组成。
3.根据权利要求1所述的一种智能检测钙元素的水性油墨，其特征在于：所述遮蔽油墨由100-150重量份水性聚氨酯乳液、1-2重量份增稠剂、5-20重量份缓冲剂、0.1-2重量份掩蔽剂组成。
4.根据权利要求1所述的一种智能检测钙元素的水性油墨，其特征在于：所述增稠剂为OMG0625、PTF、羟甲基纤维素、水性膨润土或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种以上的组合物。
5.根据权利要求1所述的一种智能检测钙元素的水性油墨，其特征在于：所述水性聚氨酯乳液为阳离子型水性聚氨酯乳液或阴离子型水性聚氨酯乳液；
所述阳离子型水性聚氨酯乳液对应采用的显色剂为二甲酚橙或茜素红中的一种；
所述阴离子型水性聚氨酯乳液对应采用的显色剂为偶氮胂Ⅰ、偶氮胂III、钙红、铬黑T或铬蓝黑中的一种。
6.根据权利要求5所述的一种智能检测钙元素的水性油墨，其特征在于：所述阳离子型水性聚氨酯乳液的制备方法为：将聚合物多元醇在温度80～120℃下真空脱水60～120分钟；然后将温度降至60～85℃后，再加入二异氰酸酯和催化剂，于搅拌和氮气保护下预聚反应45～150min；然后加入阳离子型扩链剂，并在60～80℃下扩链反应60～180min；然后加入稀释剂，降温至40～55℃，加入酸类中和剂中和后，加水乳化、蒸发除溶剂，即得所述阳离子水性聚氨酯乳液；
所述阴离子型水性聚氨酯乳液的制备方法为：将聚合物多元醇在温度80～120℃下真空脱水60～120min；将温度降至60～85℃后，再加入二异氰酸酯和催化剂，于搅拌和氮气保护下预聚反应45～150min；然后加入阴离子型扩链剂，并在60～80℃下扩链反应60～180min；然后加入稀释剂，降温至40～55℃，加入碱类中和剂中和后，加水乳化、蒸发除溶剂，即得所述阴离子水性聚氨酯乳液。
7.根据权利要求1所述的一种智能检测钙元素的水性油墨，其特征在于：所述掩蔽剂为8-羟基喹啉、乙酰丙酮、柠檬酸或酒石酸中的一种或两种以上的组合物。
8.权利要求1至7任意一项所述的一种智能检测钙元素的水性油墨的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1、制备显色油墨：将显色剂和缓冲剂加入水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入增稠剂，混合均匀，即制得所述显色油墨；
S2、制备遮蔽油墨：将遮蔽剂和缓冲剂加入水性聚氨酯乳液中混合均匀，然后加入增稠剂，即制得所述遮蔽油墨；
S3、制备智能检测钙元素的水性油墨：在实际应用时，先将遮蔽油墨打印或印刷在基材的表面，然后将显色油墨打印或印刷在遮蔽油墨的表面，即制得所述智能检测钙元素的水性油墨。
9.权利要求1至7任意一项所述的一种智能检测钙元素的水性油墨的应用，其特征在于：所述智能检测钙元素的水性油墨应用于生产尿不湿，应用方法为：先将遮蔽油墨打印或印刷在尿不湿的顶膜的下表面，然后将显色油墨打印或印刷在遮蔽油墨的表面。
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