CN114031791A - 一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，涉及一种响应性水凝胶的制备，用冻融循环法制备孔雀石绿水凝胶，将孔雀石绿溶解在混合磷酸盐缓冲溶液中，搅拌形成无色溶液，将聚乙烯醇和海藻酸钠加入到无色溶液中，搅拌至完全溶解，得到蓝色前驱液，向其中滴入氢氧化钠溶液至前驱液为白色，将水凝胶前驱液注入玻璃模具中，冻融循环法制得具有秘密信息和酸碱度检验的水凝胶。本发明制备的孔雀石绿水凝胶可用于信息记录、存储和金属离子检测。

Description

一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途。
背景技术
水凝胶是一类含有亲水基团的能在水中溶胀而不溶解的三维网络结构的高分子聚合物，是一类特殊的软湿功能性材料，智能水凝胶是指在外界环境发生微弱的变化时(温度、pH值、电场强度、溶剂种类、光频率、光波长、压力、离子强度等)性质随之发生相应的变化的一类水凝胶。
光响应性水凝胶是智能响应性水凝胶之一，由于其具有广泛的生物医学应用，药物传递、基因传递、组织再生等优良的性质及其它潜在的应用引起了广大科技工作者的兴趣。光响应性水凝胶随着外界光波长变化而发生相应的性质改变(如溶胀度、形状、颜色等)，在凝胶的聚合物链上含有可光异构化的基团或者酸(碱)等。当外界光波长发生变化时，这些功能单元会发生结构的异构化或产生质子，从而生成具有变色作用的离子功能性基团，使水凝胶随着光强度的变化而发生可逆响应性变色。
孔雀石绿是一种廉价的常用染料，目前与孔雀石绿染料相关的智能响应性水凝胶大多作为吸附剂去除水中的染料污染物，而并未对孔雀石绿响应性能做出研究。本发明制备了聚乙烯醇/海藻酸钠/孔雀石绿水凝胶，实现了紫外光刺激下发生变色的响应行为和二价金属阳离子检测的应用。
发明内容
本发明是要解决信息在储存方面隐秘度不足及溶液中二价金属离子检测方法单一的问题，以达到能水凝胶多方面应用的目的，提供一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途。
一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途包括以下步骤：
一、在90℃下，将聚乙烯醇和海藻酸钠溶解于pH＝8.0-10的孔雀石绿的磷酸二氢钾-磷酸二氢钠缓冲溶液中，其中聚乙烯醇的质量分数为5％-25％，海藻酸钠的质量分数为2％-15％，孔雀石绿的质量分数为0.1-1.0％；
二、向上述溶液中滴入一定量的氢氧化钠溶液至溶液呈白色；
三、将白色溶液注入玻璃模具中，置于零下20℃下冷冻3-5小时后，取出解冻至室温，重复2-3次，即得所述多重响应性变色水凝胶。
所述的步骤一中聚乙烯醇的质量分数为5％-25％。
所述的步骤一中海藻酸钠的质量分数为2％-15％。
所述的步骤一中孔雀石绿的质量分数为0.1-1.0％。
所述的步骤一中向水凝胶中加入孔雀石绿的方法为原位引入。
所述的步骤二中使用氢氧化钠溶液将溶液滴至白色。
所述的步骤三中冷冻温度为零下20℃。
所述的步骤三种所用的玻璃模具可以用聚四氟乙烯模具代替。
所述的水凝胶制备方法为一锅法制备水凝胶材料。
本发明制备的多重响应性变色水凝胶应用于信息记录、存储和金属离子检测。
本发明和现有技术相比具有以下益处：
本发明以聚乙烯醇、海藻酸钠、和孔雀石绿为原材料，制备出多重响应性水凝胶，采用通过冻融循环法在零下20℃制备，室温储存。
本发明通过聚乙烯醇、海藻酸钠和孔雀石绿的冻融循环法，制备多重响应性水凝胶。
本发明简单易行，反应时间短，原料成本低且来源广泛，操作简单，具有较好的变色性能；所制备的用于信息记录、存储和金属离子检测的孔雀石绿水凝胶可对紫外光信息作出迅速记录，并在加热后实现信息的擦除，可对Mn2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+二价金属离子迅速做出变色响应。因此，可以利用本发明的孔雀石绿水凝胶进行紫外信息的记录、存储和金属离子的检测，以达到金属离子检测和信息记录存储的目的。
附图说明
图1是具体实例1制备孔雀石绿水凝胶的实物图片；
图2是具体实例1制备孔雀石绿水凝胶紫外光照射不同时间的紫外可见光谱图；
图3是具体实例1制备孔雀石绿水凝胶浸泡金属离子溶液不同时间的紫外可见光谱图；
图4是具体实例1制备孔雀石绿水凝胶的可逆掩模信息存储和擦除实物图。
具体实施方式
下面结合具体实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1：
一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途包括以下步骤：
一、在90℃下，将聚乙烯醇和海藻酸钠溶解于pH＝8.0-10的孔雀石绿的磷酸二氢钾-磷酸二氢钠缓冲溶液中，其中聚乙烯醇的质量分数为20％，海藻酸钠的质量分数为2％，孔雀石绿的质量分数为0.4％；
二、向上述溶液中滴入一定量的氢氧化钠溶液至溶液呈白色；
三、将白色溶液注入玻璃模具中，置于零下20℃下冷冻3-5小时后，取出解冻至室温，重复2-3次，即得所述多重响应性变色水凝胶。
实施例1是以一锅法冻融循环法制备聚乙烯醇/海藻酸钠/孔雀石绿水凝胶。其制备方法简单，成本低，材料大小可控，具有较敏感的紫外响应和离子响应能力，在信息记录、存储和金属离子检测方面具有良好应用。
本实施例1制备的聚乙烯醇/海藻酸钠/孔雀石绿水凝胶材料实物图片如图1所示，将廉价易得的聚乙烯醇、海藻酸钠、孔雀石绿通过冻融循环法一锅制备了具有多重响应性的孔雀石绿水凝胶。
本实施例1制备的聚乙烯醇/海藻酸钠/孔雀石绿水凝胶材料照射紫外光不同时间的变色紫外光谱图如图2所示，随着紫外光照射时间的延长，水凝胶的颜色逐渐加深，当PVA/SA/MG水凝胶在254nm紫外光照射5分钟后，在624nm处出现一个新的吸收峰，说明中性孔雀石绿分子逐渐解离出三苯甲基阳离子。在大约25分钟的紫外照射下，三苯甲基阳离子在624nm处的吸收峰达到最大时完成解离，这表明该水凝胶具有良好的紫外光刺激相应性能。
本实施例1制备的聚乙烯醇/海藻酸钠/孔雀石绿水凝胶材料浸泡在不同金属离子溶液不同时间的变色紫外光谱图如图3所示，图3a为浸泡CaCl2溶液，图3b为浸泡MnCl2溶液，图3c为浸泡BaCl2溶液，图3d为浸泡MgCl2溶液。随着浸泡时间的延长，水凝胶由白色逐渐变色为蓝色随着浸泡时间的增加，水凝胶在624nm处出现新峰，说明在浸泡二价金属离子溶液后，孔雀石绿基团解离为三苯甲基阳离子，并随着浸泡时间的延长，其解离程度加剧，使水凝胶发生颜色变化，表明水凝胶具有良好的金属离子检测性能。
本实施例1制备的聚乙烯醇/海藻酸钠/孔雀石绿水凝胶材料掩模测试的应用如图4所示。将聚乙烯醇/海藻酸钠/孔雀石绿水凝胶通过印有“CCUT”的光掩模用紫外光照射一段时间，水凝胶记录下清晰的图案。之后，把水凝胶置于水浴锅中加热后印记信息被擦除。随后，在同一水凝胶上记录另一个图案，并仍可返回到白色状态。重写过程的成功展示表明，该水凝胶具有良好的可重复记录信息的性能。
实施例2：
一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途包括以下步骤：
一、在90℃下，将聚乙烯醇和海藻酸钠溶解于pH＝8.0-10的孔雀石绿的磷酸二氢钾-磷酸二氢钠缓冲溶液中，其中聚乙烯醇的质量分数为10％，海藻酸钠的质量分数为2％，孔雀石绿的质量分数为0.4％；
二、向上述溶液中滴入一定量的氢氧化钠溶液至溶液呈白色；
三、将白色溶液注入玻璃模具中，置于零下20℃下冷冻3-5小时后，取出解冻至室温，重复2-3次，即得所述多重响应性变色水凝胶。
实施例3：
一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途包括以下步骤：
一、在90℃下，将聚乙烯醇和海藻酸钠溶解于pH＝8.0-10的孔雀石绿的磷酸二氢钾-磷酸二氢钠缓冲溶液中，其中聚乙烯醇的质量分数为15％，海藻酸钠的质量分数为2％，孔雀石绿的质量分数为0.4％；
二、向上述溶液中滴入一定量的氢氧化钠溶液至溶液呈白色；
三、将白色溶液注入玻璃模具中，置于零下20℃下冷冻3-5小时后，取出解冻至室温，重复2-3次，即得所述多重响应性变色水凝胶。

Claims (8)

1.一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，其特征在于该方法包括以下步骤：
一、在90℃下，将聚乙烯醇和海藻酸钠溶解于pH＝8.0-10的孔雀石绿的磷酸二氢钾-磷酸二氢钠溶液中，其中聚乙烯醇的质量分数为5％-25％，海藻酸钠的质量分数为2％-15％，孔雀石绿的质量分数为0.1-1.0％；
二、向上述溶液中滴入一定量的氢氧化钠溶液至溶液呈白色；
三、将白色溶液注入玻璃模具中，置于零下20℃下冷冻3-5小时后，取出解冻至室温，重复2-3次，即得所述多重响应性变色水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，其特征在于：所述的向水凝胶中加入孔雀石绿的方法为原位引入。
3.根据权利要求1所述的一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，其特征在于：所述的水凝胶制备方法为一锅法制备水凝胶材料。
4.根据权利要求1所述的一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，其特征在于：所述的步骤二中使用氢氧化钠溶液将溶液滴至白色。
5.根据权利要求1所述的一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，其特征在于：其中聚乙烯醇的质量分数为5％-25％。
6.根据权利要求1所述的一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，其特征在于：海藻酸钠的质量分数为2％-15％。
7.根据权利要求1所述的一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，其特征在于：孔雀石绿的质量分数为0.1-1.0％。
8.根据权利要求1所述的一种多重响应性变色水凝胶及其制备方法和用途，其特征在于：用于信息记录、储存和金属离子检测。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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