CN115989289A - 用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及利用该组合物制造的化学传感器 - Google Patents

用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及利用该组合物制造的化学传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN115989289A
CN115989289A CN202180050003.4A CN202180050003A CN115989289A CN 115989289 A CN115989289 A CN 115989289A CN 202180050003 A CN202180050003 A CN 202180050003A CN 115989289 A CN115989289 A CN 115989289A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chemical sensor
coating composition
hydrogel
hydrogel coating
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180050003.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李贤贞
咸美琳
金玄智
金秀贤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Industry Academic Cooperation Foundation of Kookmin University
Original Assignee
Industry Academic Cooperation Foundation of Kookmin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Industry Academic Cooperation Foundation of Kookmin University filed Critical Industry Academic Cooperation Foundation of Kookmin University
Publication of CN115989289A publication Critical patent/CN115989289A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00—Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0041—Digital printing on surfaces other than ordinary paper
    • B41M5/0047—Digital printing on surfaces other than ordinary paper by ink-jet printing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B62/00—Reactive dyes, i.e. dyes which form covalent bonds with the substrates or which polymerise with themselves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0071—Process features in the making of dyestuff preparations; Dehydrating agents; Dispersing agents; Dustfree compositions
    • C09B67/0084—Dispersions of dyes
    • C09B67/0085—Non common dispersing agents
    • C09B67/009—Non common dispersing agents polymeric dispersing agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/20—Diluents or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/41—Organic pigments; Organic dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/43—Thickening agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/65—Additives macromolecular
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/783—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour for analysing gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/80—Indicating pH value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • G01N31/221—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators for investigating pH value
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • G01N31/223—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators for investigating presence of specific gases or aerosols

Abstract

本发明涉及一种用于化学传感器的水凝胶涂布组合物及使用其制造的化学传感器，根据本发明，提供一种通过检测食品腐败时产生的氨、硫化氢等挥发性碱性氮、或食品毒性化学物质等，可用于确认食品的新鲜度的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及用其制造的化学传感器。本发明的化学传感器，由于pH指示染料通过离子键固定，因此，防止指示染料的解吸，具有优异的颜色再现性，以及作为传感器的稳定性。此外，通过将构成水凝胶的高分子材料的物理性质与pH指示染料适当地组合，可以根据待检测的对象及其用途，制造出优化的pH变化检测传感器，可以选择性地仅检测出所需的物质。尤其，由于本发明的水凝胶涂布组合物可以以所需图案的形式涂布在基板上，因此，在食品包装纸等上可以印刷二维码、条形码、用于产品说明的图片或文字、广告图片或文字等，因此，产品的实用性非常优异。

Description

用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及利用该组合物制造的化学传感器
技术领域
本发明涉及一种用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及使用该组合物制造的化学传感器，更具体地，涉及一种由于可以涂布于基板上，因此可以以各种形式应用于产品的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及使用该组合物制造的化学传感器。
背景技术
由于单人家庭的增加，对外卖等方便食品的需求不断增加，但是，由于缺乏关于没有保质期的食物的储存和腐败信息，食品经常被丢弃。此外，由于缺乏根据食物新鲜度的准确指标，造成卫生问题。
为了解决这种问题，作为确认食品稳定性的食品传感器，开发了一种通过检测挥发性有机化合物的量来检测食品新鲜度和腐败度的便携式电子鼻。所述便携式电子鼻，虽然可以携带，但必须构建用于检测的设备和用于显示的智能手机设备，因此，存在测量繁琐，成本效率低的问题。
作为这种便携式电子鼻的替代品，开发了一种变色传感器，所述变色传感器可以通过检测食品发酵过程中产生的氨、硫化氢、乙酸、二氧化碳等的有害物质来检查食品的发酵和腐败。由于变色传感器的灵敏度特性低，因此，开发了一种通过使用诸如二茂铁的氧化还原化合物来加速气体的氧化还原反应的方法等以提高灵敏度特性。然而，对氧化还原化合物而言，其本身具有有害性，因此，用作食品传感器是有限制。
近年来，作为判断食物是否腐败或发酵的方法，使用根据食物的pH变化测量气体浓度的方法。
例如，图1示出由澳大利亚悉尼大学的Fariba Dehghani和Rona Chandrawati团队开发的薄膜型食品腐败传感器。所述传感器不另外包含pH指示染料，利用由气体主动变色的高分子，在食物腐败时产生的氨而变色的原理。然而，所述薄膜具有制造工艺复杂、难以量产及普及，并且，只能检测出一种物质的局限性。
此外，美国专利第6,113,856号公开了一种医用pH测试制造设备，其通过颜色来确认胺气的产生(如图2所示)。所述测试装置，由于利用高分子和染料的组合，虽可以使用各种组合，但是，由于需要准备液体样品来进行检测而不是气体检测，因此，具有局限性，而且，只能用于完整的设备，因此，存在难以普及的问题。
因此，迫切需要一种能够立即检测食物腐败时产生的气体，并能使用各种染料的组合，容易应用于产品，而且经济效率优异的感测技术。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于，提供一种通过检测气体来改变颜色的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物。
本发明的其他目的在于，提供一种使用所述用于化学传感器的水凝胶涂布组合物制造水凝胶化学传感器的方法。
本发明的另一目的在于，提供一种使用所述用于化学传感器的水凝胶涂布组合物制造的水凝胶化学传感器。
为了达成如上所述目的，本发明提供一种用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，包含：光交联性单体，含有阳离子性官能团；pH指示染料；粘度调节剂；以及溶剂。
在本发明中，含有所述阳离子性官能团的光交联性单体，可以包含含有铵阳离子的丙烯酸类单体。
在本发明中，所述含有阳离子性官能团的光交联性单体，可以包括由以下化学式1表示的单体：
[化学式1]
Figure BPA0000334495670000021
在所述化学式1中，R1至R5可以各自独立地表示氢原子、取代或未取代的C1至C10的烷基、或取代或未取代的C6至C20的芳基。
优选地，在所述化学式1中，R1及R2为氢原子，R3至R5为C1至C5的烷基。
本发明的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，还可以包括可与含有所述阳离子性官能团的光交联性单体共聚的第二光交联性单体。
在本发明中，所述第二光交联性单体，可以包括由以下化学式2表示的光交联性丙烯酸类单体：
[化学式2]
Figure BPA0000334495670000031
在所述化学式2中，R6及R7可以各自独立地表示氢原子、取代或未取代的C1至C10的烷基、或取代或未取代的C6至C20的芳基。
在本发明中，所述pH指示染料，可以为选自由溴酚蓝(bromo phenol blue，BPB)、溴氯酚蓝(bromochlorophenol blue，BCPB)、溴甲酚绿(bromo cresol green，BCG)、溴甲酚紫(bromocresol purple，BCP)、溴百里酚蓝(bromothymol blue，BTB)、酚红(phenol red)、氯酚红(chlorophenol red)、甲酚红(cresol red)、间甲酚紫(m-cresol purple，mCP))、百里酚蓝(thymol blue)、硝嗪黄(nitrazine yellow)、亮黄(brilliant yellow)、酸性蓝92(acid blue 92)、酸性蓝29(acid blue 29)、酸性茜素紫N(acid alizarin violet N)、茜素络合酮二水化物(alizarin complexone dihydrate)及茜素红S一水化物(alizarin redS monohydrate)组成的组中的至少一种。
在本发明中，所述粘度调节剂可以为选自由聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚酸酐(poly(anhydrides))、聚酯(polyester)、聚醚(polyether)、聚醚砜(polyethersulfones)、聚醚酰亚胺(polyetherimides)、聚乙烯(polyethylene)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide)、聚(乙二醇)(poly(ethyleneglycol))、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚丁烯(polybutylene)、聚环氧丁烷(polybutylene oxide)、聚原酸酯(polyorthoesters)、聚氨酯(polyurethane)、聚酰亚胺(polyimides)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚四甘醇二丙烯酸酯(poiytetraethylene glycol diacrylate)、聚苯醚(polyphenylene oxide)、聚丙烯(polypropylene)、聚砜(polysulfone)、聚硅氧烷(polysiloxane)、聚酰胺(polyamide)、聚乙烯醇(polyviniyl alcohol)、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(polyvinylidenfluoride-hexafluoropropylene copolymer)、醋酸纤维素(cellulose acetate)、硝酸纤维素(cellulose nitrate)、海藻酸(alginate)、葡聚糖(dextran)、明胶(gelatin)、胶原蛋白(collagen)、壳聚糖(chitosan)、透明质酸(hyaluronic acid)、玉米醇溶蛋白(zein)、聚乳酸(poly(lactic acid))、聚乙醇酸(poly(glycolic acid))、聚乳酸-乙醇酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid))及聚己内酯(poly(ε-carprolactone))组成的组中的至少一种有机聚合物。
在本发明中，相对于含有所述阳离子性官能团的光交联性单体的重量，所述粘度调节剂可以包含1至100重量％。
在本发明中，相对于含有所述阳离子性官能团的光交联性单体和第二光交联性单体的重量，所述粘度调节剂可以包含1至100重量％。
在本发明中，所述溶剂可以为选自由二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide：DMSO)、二甲基乙酰胺(dimethylacetamide：DMAc)、四氢呋喃(tetrahydrofuran：THF)、1-甲基-2-吡咯烷酮(1-methyl-2pyrrolidone：NMP)、丙酮(acetone)、乙醇(ethanol)、正丙醇(n-propanol)、正-丁醇(n-butanol)、正己烷(n-hexane)、环己醇(cyclohexanol)、乙酸(acetic acid)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、乙醚(diethyl ether)、环己烷(cyclohexane)、苯(benzene)、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)组成的组中的至少一种有机溶剂；水；或这些的混合物。
本发明的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，还可以包括选自由2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮、苯乙酮衍生物及樟脑醌组成的组中的至少一种光引发剂。
本发明的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，还可以包括选自由乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、及三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯组成的组中的至少一种光交联剂。
本发明的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其粘度可以为500至2000cps。
本发明还提供一种水凝胶化学传感器的制造方法，包括：在基板上涂布包含含有阳离子性官能团的光交联性单体；pH指示染料；粘度调节剂；以及溶剂的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物的步骤；以及通过向所述涂层照射光以使所述水凝胶涂布组合物交联来形成水凝胶的步骤。
在本发明的方法中，所述涂布步骤可以为使用喷墨或3D打印机打印预定图案。
在本发明中，所述图案可以为二维码、条形码、图片及文字中的至少一种。
本发明还提供一种通过上述的方法而制造，并通过感应气体而变色的水凝胶化学传感器。
在本发明中，所述气体可以为氨气(NH3)、硫化氢(H2S)、氯化氢、乙烯、三甲胺、三乙胺、乙酸、乙醛、甲醛、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二氧化碳、二硫化碳、二氧化硫、丙烯腈、氰化氢、氯乙烯或这些的混合气体。
本发明的水凝胶化学传感器，在表面还可以包括疏水性涂层。
发明效果
根据本发明，提供一种通过检测食品腐败时产生的氨、硫化氢等挥发性碱性氮、或食品毒性化学物质等，可用于确认食品的新鲜度的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及用其制造的化学传感器。
本发明的化学传感器，由于pH指示染料通过离子键固定，因此，防止指示染料的解吸，具有优异的颜色再现性，以及作为传感器的稳定性。此外，通过将构成水凝胶的高分子材料的物理性质与pH指示染料适当地组合，可以根据待检测的对象及其用途，制造出优化的pH变化检测传感器，可以选择性地仅检测出所需的物质。因此，本发明的化学传感器，可用于皮肤pH传感器、以及使用该传感器的水凝胶面膜等。
尤其，由于本发明的水凝胶涂布组合物可以以所需图案的形式涂布在基板上，因此，在食品包装纸等上可以印刷二维码、条形码、用于产品说明的图片或文字、广告图片或文字等，因此，产品的实用性非常优异。
附图说明
图1示出现有技术的薄膜型食品腐败检测传感器。
图2示出现有技术中用于通过颜色确认胺气产生的医用pH测试装置。
图3是示出根据本发明的一实施例的应用水凝胶化学传感器的食品包装材料的颜色变化的模式图。
图4示出在本发明的一实施例中制造的水凝胶化学传感器应用氨气后产生颜色变化前后的图片。
图5是在本发明的一实施例中根据聚丙烯腈(PAN)的含量示出涂布溶液的粘度的图片。
图6示出在本发明的一实施例中由于添加过量PAN而溶液聚集的图片。
图7示出在本发明的一实施例中使用MAETC、HEMA及海藻酸制造的水凝胶化学传感器的图片。
图8示出用于确认在本发明的参考例中制备的水凝胶涂布组合物的粘度的图片。
图9是在本发明的参考例中根据HEMA和海藻酸的比率来确认涂布组合物的粘度的图片。
具体实施方式
下面，对本发明的具体实施方式进行更详细地说明。除非另有定义，本说明书中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。一般而言，本说明书中使用的命名法是本领域公知和常用的命名。
本发明涉及一种用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，由于本发明的水凝胶涂布组合物可以涂布在基板上，因此，可以以用现有的珠型难以实现的各种图案进行涂布，从而，在食品包装纸等上的利用性优异。
本发明的水凝胶涂布组合物，包括：含有阳离子性官能团的光交联性单体；pH指示染料；粘度调节剂；以及溶剂。
在本发明中，术语“水凝胶涂布组合物”是指为了制备水凝胶的涂布组合物，具体地，指涂布在基板上后，可通过光照射进行固化而形成水凝胶的涂布组合物。
由于本发明的水凝胶涂布组合物包含pH指示染料，因此，与氨、硫化氢等的有害气体反应，通过pH的变化在短时间内变色，从而，无需昂贵的设备，能简单地检测出有害气体。
在本发明中，具有所述阳离子性官能团的光交联性单体，优选包含具有阳离子性官能团的丙烯酸类单体。
在本发明中，术语“丙烯酸类单体”用作包含丙烯酸单体及其衍生物的概念。
尤其，所述阳离子性官能团，优选包含铵阳离子。所述铵阳离子在水凝胶涂布结构的表面上带正电，以实现与带负电的pH指示染料离子耦合。此外，所述铵阳离子在水中的溶解度可以根据被铵盐取代的官能团的链的数量或极性而不同。
在本发明的示例性实施方式中，包含所述阳离子性官能团的光交联性单体，可以包括包含季铵自由基阳离子的丙烯酸类单体。
例如，包含所述阳离子性官能团的光交联性单体，可以包括由以下化学式1表示的单体：
[化学式1]
Figure BPA0000334495670000081
在所述化学式1中，R1至R5可以各自独立地表示氢原子、取代或未取代的C1至C10的烷基、或取代或未取代的C6至C20的芳基。
在所述化学式1中使用的烷基或芳基具有的“取代”是指被卤素原子、被卤素原子取代的C1至C10的烷基(例如CCF3、CHCF2、CH2F、CCl3等)、羟基、硝基、氰基、氨基、脒基、肼、腙、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸或其盐、或C1至C10的烷基、C2至C10的烯基、C2至C10的炔基、C1至C10的烷氧基、C1至C20的杂烷基、C6至C20的芳基、C6至C20的芳基烷基、C6至C20的杂芳基或C6至C20的杂芳基烷基取代。
所述化学式1中使用的C1至C10的烷基，具体可以举甲基、乙基、丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、新丁基、异戊基及己基等，在所述烷基中的至少一个氢原子可以被上述“取代”中定义的取代基取代。
在所述化学式1中使用的C6至C20的芳基可以单独或组合使用，并且是指包含至少一个环的芳族系，例如，可以举苯基、萘基、四氢萘基等。此外，所述芳基中的至少一个氢原子可以被上述“取代”中定义的取代基取代。
在所述“取代”中使用的的C2至C10的烯基，具体可以举亚乙烯基、亚芳基等。
在所述“取代”中使用的C2至C10的炔基，具体可以举乙炔等。
在所述“取代”中使用的C1至C10的烷氧基，具体可以举甲氧基、乙氧基、丙氧基等。
在所述“取代”中使用的C1至C20的杂烷基或芳烷基是指构成烷基的碳原子中的至少一个被N、O、S或P等的杂原子或苯基等芳基取代。
在所述“取代”中使用的C6至C20的杂芳基是指包括选自N、O、P或S中的至少一个杂原子，并且，剩余的环原子为碳的有机化合物，例如，可以举吡啶基等。
在所述“取代”中使用的C6至C20的杂芳基烷基是指构成烷基的碳原子中的至少一个被上述杂芳基取代。
更优选地，在所述化学式1中，R1至R5可以各自独立地表示氢原子或取代或未取代的C1至C5的烷基。
此外，更优选地，在所述化学式1可以包括R1及R2为氢原子、R3至R5为C1至C5的烷基的化合物。
此外，最优选地，包含所述阳离子性官能团的光交联性单体，可以包括在所述化学式1中、R1及R2为氢原子、R3至R5为甲基的化合物。
在本发明中，包含所述阳离子性官能团的光交联性单体，优选包括2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(2-methacryloyloxyethyl trimethylammonium chloride，MAETC)。
在本发明的其他优选实施方式中，所述用于水凝胶的涂布组合物，还可以包括第二光交联性单体。
所述第二光交联性单体可以与包含阳离子性官能团的光交联性单体一起交联形成共聚物。
所述第二光交联性单体可以包括丙烯酸类单体。
例如，所述光交联性丙烯酸类单体，可以包括由以下化学式2表示的单体。
[化学式2]
Figure BPA0000334495670000101
在所述化学式2中，R6及R7可以各自独立地表示氢原子、取代或未取代的C1至C10的烷基、或取代或未取代的C6至C20的芳基。在所述化学式2中，“取代”可以以与上述化学式1中所述相同的方式应用。
在本发明的优选实施方式中，在所述化学式2中，R6及R7可以各自独立地表示氢原子或取代或未取代的C1至C5的烷基。
最优选地，所述化学式2中，R6及R7都可以为氢原子。
例如，所述光交联性丙烯酸类单体，可以为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)。
所述第二光交联性单体可以在不损害本发明的目的的范围内以适当的比例与包含阳离子性官能团的光交联性单体混合使用。
本发明中，通过包含所述阳离子性官能团的光交联性单体的正电荷与pH指示染料的负电荷之间的离子键牢固地固定pH指示染料，从而，可以提供指示染料的颜色不会逸出，而且，耐久性优异的变色化学传感器。
作为可用于本发明的pH指示染料，优选使用带负电荷的pH指示染料，例如，可以使用带负电荷的硫酸盐或磺酸盐的pH指示染料。
具体地，本发明的pH指示染料可以使用选自由溴酚蓝(bromo phenol blue，BPB)、溴氯酚蓝(bromochlorophenol blue，BCPB)、溴甲酚绿(bromo cresol green，BCG)、氯酚红(chlorophenol red)、溴甲酚紫(bromocresol purple，BCP)、溴百里酚蓝(bromothymolblue，BTB)、酚红(phenol red)、甲酚红(cresol red)、间甲酚紫(m-cresol purple，mCP))、百里酚蓝(thymol blue)、硝嗪黄(nitrazine yellow)、亮黄(brilliant yellow)、酸性蓝92(acid blue 92)、酸性蓝29(acid blue 29)、酸性茜素紫N(acid alizarin violet N)、茜素络合酮二水化物(alizarin complexone dihydrate)及茜素红S一水化物(alizarinred S monohydrate)组成的组中的至少一种染料。
在本发明的水凝胶涂布组合物中，所述pH指示染料可以以0.1100mM的浓度包含，优选0.5至10mM的浓度。
本发明的水凝胶涂布组合物还可以包含粘度调节剂。使所述粘度调节剂具有能保持在将水凝胶涂布组合物涂布在基板上后通过光照射交联之前的形态的粘度。
所述粘度调节剂，可以包含选自由聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚酸酐(poly(anhydrides))、聚酯(polyester)、聚醚(polyether)、聚醚砜(polyethersulfones)、聚醚酰亚胺(polyetherimides)、聚乙烯(polyethylene)、聚氧化乙烯(polyethylene oxide)、聚(乙二醇)(poly(ethyleneglycol))、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚丁烯(polybutylene)、聚环氧丁烷(polybutylene oxide)、聚原酸酯(polyorthoesters)、聚氨酯(polyurethane)、聚酰亚胺(polyimides)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚四甘醇二丙烯酸酯(poiytetraethylene glycol diacrylate)、聚苯醚(polyphenylene oxide)、聚丙烯(polypropylene)、聚砜(polysulfone)、聚硅氧烷(polysiloxane)、聚酰胺(polyamide)、聚乙烯醇(polyviniyl alcohol)、聚乙酸乙烯酯(polyvinylacetate)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(polyvinylidenfluoride-hexafluoropropylene copolymer)、醋酸纤维素(cellulose acetate)、硝酸纤维素(cellulose nitrate)、海藻酸(alginate)、葡聚糖(dextran)、明胶(gelatin)、胶原蛋白(collagen)、壳聚糖(chitosan)、透明质酸(hyaluronic acid)、玉米醇溶蛋白(zein)、聚乳酸(poly(lactic acid))、聚乙醇酸(poly(glycolic acid))、聚乳酸-乙醇酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid))及聚己内酯(poly(ε-carprolactone))组成的组中的至少一种有机聚合物。
考虑到本发明的应用用途，优选选择聚丙烯腈(PAN)作为所述粘度调节剂，以选择性地捕集从食品中产生的氨气。
或者，作为所述粘度调节剂，还优选将聚丙烯腈与生物相容性聚合物如明胶和海藻酸一起使用。
所述粘度调节剂的含量可以根据粘度调节剂的种类而适当地调整，优选地，可以包含其粘度适合使用本发明的水凝胶涂布组合物的用途的含量。例如，本发明的水凝胶涂布组合物，优选具有500至2000cps的粘度，最优选具有1000至1500cps的粘度。
例如，以所述光交联性单体的重量为准，所述粘度调节剂可以包含1至100重量％。此处，所述光交联性单体包括具有阳离子性官能团的光交联性单体和第二光交联性单体。
在本发明的优选示例性实施例中，相对于光交联性单体的重量，所述粘度调节剂的混合量可以超过5重量％且小于10重量％。在本发明的一实施例中，当使用MAETC作为含有阳离子性官能团的光交联性单体，并且使用PAN作为粘度调节剂时，相对于MAETC，所述PAN包含5重量％时，由于粘度太低而无法保持形态，当包含10重量％时，由于发生凝聚而不能进行涂布。
或者，在本发明的其他示例性实施例中，以光交联性单体的重量为准，所述粘度调节剂可以包含80至100重量％。
在本发明中，所述溶剂可以为有机溶剂、水或这些的混合物。
所述有机溶剂是可以溶解单体或聚合物的溶剂，并且，可以根据所使用的单体或聚合物而不同地使用。
例如，所述有机溶剂优选为选自由二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide：DMSO)、二甲基乙酰胺(dimethylacetamide：DMAc)、四氢呋喃(tetrahydrofuran：THF)、1-甲基-2-吡咯烷酮(1-methyl-2pyrrolidone：NMP)、丙酮(acetone)、乙醇(ethanol)、正丙醇(n-propanol)、正-丁醇(n-butanol)、正己烷(n-hexane)、环己醇(cyclohexanol)、乙酸(acetic acid)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、乙醚(diethyl ether)、环己烷(cyclohexane)、苯(benzene)、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)组成的组中的至少一种。
为了用作食品传感器，所述有机溶剂优选使用对人体无害的溶剂。例如，可以使用二甲基亚砜(DMSO)。
所述溶剂应在适当地保持涂布组合物的粘度的范围内添加，例如，当所述溶剂为水时，其添加量可以为单体总量的0.1至10mol％，优选为0.5至2mol％。
另外，所述溶剂为有机溶剂时，可以根据粘度适当地添加，例如，相对于单体和聚合物的总重量，可以包含50至200重量％，优选可以包含70至150重量％。
本发明的水凝胶涂布组合物还可以包含光引发剂。所述光引发剂在涂布本发明的水凝胶涂布组合物之后，可帮助通过光照射引发交联。
作为所述光引发剂，可以使用通常使用的光引发剂，例如，可以为2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮、苯乙酮衍生物、樟脑醌或其混合物。
本发明的水凝胶涂布组合物还可以包含光交联剂。
所述光交联剂，例如可以为乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或这些的混合物。
所述光引发剂和光交联剂，分别相对于总单体，可以添加0.1至5mol％，优选0.5至2mol％。
本发明的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，可以使用公知的方法涂布在基板上，然后，通过光照射进行交联，而形成用于化学传感器的水凝胶涂料。
尤其，本发明的水凝胶涂布组合物，通过在利用公知的印刷设备在食品包装纸上涂上所需的图案、文字、图片等之后，通过光照射进行交联的简单方法，可以用作食品传感器。例如，可以使用喷墨打印机、3D打印机等的打印设备，将二维码、条形码、用于说明产品的图片或文字、广告文字或图片等的各种图案应用于透气性纸或用于包装食品的透明包装材料上。另外，可以使用水凝胶制造面膜等，作为可以检测皮肤的pH变化的面膜来提供。
所述光照射，优选可以为紫外线(UV)照射。当涂布水凝胶涂布组合物之后照射光时，通过形成光引发剂的自由基以及包含交联剂的各单体的甲基丙烯酸酯的碳双键(＝CH2)的聚合反应而进行交联。
图3是示出将根据本发明的一实施例的用于化学传感的水凝胶涂布组合物以条形码的形式涂布在包装纸上后，通过光照射交联而制造的食品传感器被暴露在食物腐败时产生的气体而变色的模式图。
本发明的化学传感器能检测的气体，可以是酸性气体或碱性气体。例如，所述气体可以是氨气(NH3)、硫化氢(H2S)、氯化氢、乙烯、三甲胺、三乙胺、乙酸、乙醛、甲醛、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二氧化碳、二硫化碳、二氧化硫、丙烯腈、氰化氢、氯乙烯或这些的混合气体。例如，所述气体可以是氨气(NH3)。
具体而言，当所述水凝胶化学传感器暴露在氨气中时，所述氨气，如下面反应式1，右侧的OH-离子被分离。
[反应式1]
NH3+H2O→NH4 ++OH-
如此，所述扩散气体，在100ppm以下，酸性气体时H+离子，碱性气体时OH-离子与pH指示染料反应而显示颜色变化。
即使所述扩散气体为极少量，例如80ppm以下、例如60ppm以下、例如50ppm以下、例如30ppm以下、例如10ppm的水平，在包含水分的水凝胶结构的内部，几秒内气体的H+离子或OH-离子与pH指示染料发生反应，显示更加明显的颜色变化，从而，可以轻松检测气体。
本发明中制造的水凝胶传感器与在内部物理插入pH指示染料的水凝胶不同，通过离子键与高分子结合，因此，指示染料不易解吸，颜色的再现性高，可回收利用。此外，在制造水凝胶传感器时，由于插入至内部的染料不限于一种，因此，可以根据所使用的的用途改变指示染料。因此，可以提供食品的准确的指标，并且，可以用作皮肤pH传感器、使用该传感器的水凝胶面膜等的各种用途。
本发明中制造的水凝胶传感器，在表面形成疏水性涂层，不受湿气和外部环境的影响的情况下，保持水凝胶本身的含水率，保持作为传感器的性能。例如，可以将聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂布在本发明的水凝胶涂层上以保持性能。由于与硅键合的甲基的键合角和链的自由旋转，所述PDMS具有疏水性及优异的弹性伸长率。所述PDMS涂层是将所述PDMS主剂和固化剂以10∶1的比例制备后涂布在本发明的水凝胶传感器上，然后，进行固化而制备。
本发明开发的传感器通过采集相应传感器所表现的颜色，并以二维码形式打印，从而，可以与应用程序互动使用，因此，不仅是食品包装材料，还可以广泛应用于各种让消费者了解食品新鲜度的产品。另外，本发明的化学传感器可以用于皮肤pH感测用传感器或水凝胶面膜等。
实施例
下面，通过实施例更详细说明本发明。这些实施例用于距离说明本发明，对于本领域的普通技术人员而言，本发明的范围不应被解释为受这些实施例的限制是显而易见的。
实验例1：制造文字形态的水凝胶传感器
通过混合45.5重量％的MAETC作为含有阳离子性官能团的光交联性单体、2.85重量％的聚丙烯腈(PAN)作为粘度调节剂、40.2重量％的DMSO及11.4重量％的去离子水，而制备水凝胶涂布溶液。
向所述溶液中相对于MAETC添加1mol％的乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)作为光交联剂，同样，添加1mol％的2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)作为光引发剂。此外，向所述溶液作为pH指示染料以1mM的浓度喷射溴百里酚蓝(BTB)。
为了确认所述涂布溶液的可印刷性，将所述溶液放入注射器中，并使用24G针头以文字形式涂在纸质包装材料上。
然后，照射UV光(400W，50/60Hz)进行光聚合，而制造水凝胶传感器。
图4中示出在所制造的水凝胶传感器上施用氨气而产生颜色变化前后的图片。
可以看出，在图4中可以制造文字形式的水凝胶传感器，并且，可以用肉眼确认到文字的颜色明显地从亮黄色变成了绿色。
实验例2：根据粘度调节剂的比率的涂布性能试验
除了将PAN相对于MAETC的比率改变为1、2、3、4、5、6、7及10重量％进行实验之外，与实施例1相同的组成制备水凝胶涂布溶液，并以文字形式涂布在基板上。
如图5所示，当PAN相对于MAETC的比例为1至5重量％时，可以确认到由于粘度不足，不能以所需的文字形式涂布。
当PAN的比例为6重量％及7重量％时，可以确认到在良好地保持文字形状的同时完成涂布。
另外，当PAN的比例为10重量％时，如图6所示，由于发生凝聚，而无法涂布。
实验例3：使用多种单体制造水凝胶传感器
以1∶1.55∶2.4的重量比混合MAETC、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)以及海藻酸。
分别以100∶1∶1∶1的摩尔比混合所述混合物、作为光交联剂的乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、作为光引发剂的2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)以及水，由此制备水凝胶涂布溶液。
此外，向所述溶液作为pH指示染料以1mM的浓度喷射溴百里酚蓝(BTB)。
为了确认所述涂布溶液的可印刷性，将所述溶液放入注射器中，并使用24G针头以文字形式涂在纸质包装材料上。
如图7所示，确认到可以形成良好地保持文字形状的印刷。
参考例1：使用多个单体制备水凝胶涂布溶液
通过混合37.6重量％的MAETC作为含有阳离子性官能团的光交联性单体、47重量％的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)作为粘度调节剂、以及15.4重量％的去离子水，而制备水凝胶涂布溶液。
向所述溶液中相对于单体(MAETC及HEMA)总量，添加1mol％的乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)作为光交联剂，同样地，添加1mol％的2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)作为光引发剂。此外，向所述溶液作为pH指示染料以1mM的浓度喷射溴百里酚蓝(BTB)。
为了确认所述涂布溶液的可印刷性，将所述溶液放入注射器中，并使用24G针头以文字形式涂在纸质包装材料上。
如图8所示，确认到由于涂布液的粘度过低而无法保持文字形式。
参考例2：制备不使用MAETC的水凝胶涂布溶液
分别以1∶1、6∶4、7∶3及8∶2的重量比混合作为丙烯酸类单体的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)和作为粘度调节剂的海藻酸之后，分别以100∶1∶1∶1的摩尔比混合所述混合物、作为光交联剂的二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、作为光引发剂的2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)及水，而制备涂布溶液。
此外，向所述溶液作为pH指示染料以1mM的浓度喷射溴百里酚蓝。
为了确认所述涂布溶液的可印刷性，将所述溶液放入注射器中，并使用24G针头以文字形式涂在纸质包装材料上。
如图8所示，确认到无论以何种比例混合单体，都没有表现出可以涂布的粘度，因此不能进行图案化。
从以上说明，本发明所属技术领域的普通技术人员应理解在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下，可以实施为其他具体形式。对于此，以上所述实施例在所有方面都是例示性的，而不是限制性的。本发明的范围应由权利要求范围的含义及范围而决定，而不是本发明的详细说明，并且从等价概念导出的所有变更或变形例均属于本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，包含：光交联性单体，含有阳离子性官能团；pH指示染料；粘度调节剂；以及溶剂。
2.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，含有所述阳离子性官能团的光交联性单体包含含有铵阳离子的丙烯酸类单体。
3.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，所述含有阳离子性官能团的光交联性单体，包括由以下化学式1表示的单体：
Figure FPA0000334495660000011
在所述化学式1中，
R1至R5各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1至C10的烷基、或取代或未取代的C6至C20的芳基。
4.根据权利要求3所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，在所述化学式1中，R1及R2为氢原子，R3至R5为C1至C5的烷基。
5.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，还包括可与含有所述阳离子性官能团的光交联性单体共聚的第二光交联性单体。
6.根据权利要求5所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，所述第二光交联性单体包括由以下化学式2表示的光交联性丙烯酸类单体：
Figure FPA0000334495660000021
在所述化学式2中，
R6及R7各自独立地为氢原子、取代或未取代的C1至C10的烷基、或取代或未取代的C6至C20的芳基。
7.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，所述pH指示染料为选自由有溴酚蓝、溴氯酚蓝、溴甲酚绿、溴甲酚紫、溴百里酚蓝、酚红、氯酚红、甲酚红、间甲酚紫、百里酚蓝、硝氮黄、亮黄、酸性蓝92、酸性蓝29、酸性茜素紫N、茜素络合酮二水化物及茜素红S一水化物组成的组中的一种以上。
8.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，所述粘度调节剂为选自由聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚酸酐、聚酯、聚醚、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚乙烯、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丁烯、聚环氧丁烷、聚原酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚四甘醇二丙烯酸酯、聚苯醚、聚丙烯、聚砜、聚硅氧烷、聚酰胺、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、醋酸纤维素、硝酸纤维素、海藻酸、葡聚糖、明胶、胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸、玉米醇溶蛋白、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸-乙醇酸共聚物及聚己内酯组成的组中的至少一种有机聚合物。
9.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，相对于含有所述阳离子性官能团的光交联性单体的重量，所述粘度调节剂包含1至100重量％。
10.根据权利要求5所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，相对于含有所述阳离子性官能团的光交联性单体和第二光交联性单体的重量，所述粘度调节剂包含1至100重量％。
11.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，所述溶剂为选自由二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、乙醇、正丙醇、正丁醇、正己烷、环己醇、乙酸、乙酸乙酯、二乙醚、环己烷、苯、甲苯及二甲苯组成的组中的至少一种有机溶剂；水；或其混合物。
12.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，还包括选自由2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮、苯乙酮衍生物及樟脑醌组成的组中的至少一种光引发剂。
13.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，还包括选自由乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、及三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯组成的组中的至少一种光交联剂。
14.根据权利要求1所述的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物，其中，所述组合物的粘度为500至2000cps。
15.一种水凝胶化学传感器的制造方法，其中，包括：
在基板上涂布包含含有阳离子性官能团的光交联性单体；pH指示染料；粘度调节剂；以及溶剂的用于化学传感器的水凝胶涂布组合物的步骤；以及
通过向所述涂层照射光以使所述水凝胶涂布组合物交联来形成水凝胶的步骤。
16.根据权利要求15所述的水凝胶化学传感器的制造方法，其中，所述涂布步骤为使用喷墨或3D打印机打印预定图案。
17.根据权利要求16所述的水凝胶化学传感器的制造方法，其中，所述图案为二维码、条形码、图片及文字中的至少一种。
18.一种水凝胶化学传感器，其中，通过根据权利要求15至17中任一项所述的方法而制造，通过感应气体而变色。
19.根据权利要求18所述的水凝胶化学传感器，其中，所述气体为氨气、硫化氢、氯化氢、乙烯、三甲胺、三乙胺、乙酸、乙醛、甲醛、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二氧化碳、二硫化碳、二氧化硫、丙烯腈、氰化氢、氯乙烯或这些的混合气体。
20.根据权利要求18所述的水凝胶化学传感器，其中，在表面还包括疏水性涂层。
CN202180050003.4A 2020-08-07 2021-06-21 用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及利用该组合物制造的化学传感器 Pending CN115989289A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200099187A KR102583395B1 (ko) 2020-08-07 2020-08-07 화학 센서용 하이드로겔 코팅 조성물 및 이를 이용하여 제조된 화학 센서
KR10-2020-0099187 2020-08-07
PCT/KR2021/007767 WO2022030754A1 (ko) 2020-08-07 2021-06-21 화학 센서용 하이드로겔 코팅 조성물 및 이를 이용하여 제조된 화학 센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115989289A true CN115989289A (zh) 2023-04-18

Family

ID=80117324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180050003.4A Pending CN115989289A (zh) 2020-08-07 2021-06-21 用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及利用该组合物制造的化学传感器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230323132A1 (zh)
KR (1) KR102583395B1 (zh)
CN (1) CN115989289A (zh)
WO (1) WO2022030754A1 (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070092973A1 (en) * 2005-10-26 2007-04-26 General Electric Company Material compositions for sensors for determination of chemical species at trace concentrations and method of using sensors
CN101256151A (zh) * 2007-02-27 2008-09-03 霍夫曼-拉罗奇有限公司 干燥的光化学二氧化碳传感器
CN103380187A (zh) * 2010-11-10 2013-10-30 生物领先公司 医用粘合剂组合物
CN104849266A (zh) * 2015-04-17 2015-08-19 深圳九星印刷包装集团有限公司 条件敏感的变色薄膜及其制备方法
KR20190086281A (ko) * 2018-01-12 2019-07-22 국민대학교산학협력단 바이오센서용 하이드로겔 구조체, 이를 포함하는 바이오센서, 및 상기 바이오센서용 하이드로겔 구조체의 제조방법
KR20190112596A (ko) * 2018-03-26 2019-10-07 국민대학교산학협력단 가스센서용 하이드로겔 구조체, 이를 포함하는 가스센서, 및 상기 가스센서용 하이드로겔 구조체의 제조방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070092973A1 (en) * 2005-10-26 2007-04-26 General Electric Company Material compositions for sensors for determination of chemical species at trace concentrations and method of using sensors
CN101297197A (zh) * 2005-10-26 2008-10-29 通用电气公司 测量痕量浓度化学物种的传感器的材料成分和使用传感器的方法
CN101256151A (zh) * 2007-02-27 2008-09-03 霍夫曼-拉罗奇有限公司 干燥的光化学二氧化碳传感器
CN103380187A (zh) * 2010-11-10 2013-10-30 生物领先公司 医用粘合剂组合物
CN104849266A (zh) * 2015-04-17 2015-08-19 深圳九星印刷包装集团有限公司 条件敏感的变色薄膜及其制备方法
KR20190086281A (ko) * 2018-01-12 2019-07-22 국민대학교산학협력단 바이오센서용 하이드로겔 구조체, 이를 포함하는 바이오센서, 및 상기 바이오센서용 하이드로겔 구조체의 제조방법
KR20190112596A (ko) * 2018-03-26 2019-10-07 국민대학교산학협력단 가스센서용 하이드로겔 구조체, 이를 포함하는 가스센서, 및 상기 가스센서용 하이드로겔 구조체의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MREDHA, MTI等: "Double-Hydrophobic-Coating through Quenching for Hydrogels with Strong Resistance to Both Drying and Swelling", ADVANCED SCIENCE, vol. 7, no. 6, pages 1 - 8 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220018737A (ko) 2022-02-15
WO2022030754A1 (ko) 2022-02-10
KR102583395B1 (ko) 2023-09-27
US20230323132A1 (en) 2023-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8211955B2 (en) Actinically-crosslinkable silicone-containing block copolymers
EP1913427B1 (en) Method for making contact lenses
EP1817362B1 (en) Crosslinkable poly(oxyalkylene)-containing polyamide prepolymers
AU2010308169B2 (en) Intelligent pigments and plastics
JP5271902B2 (ja) コンタクトレンズ製造用の化学線架橋性コポリマー
JPH07507136A (ja) 硬化した過フッ素化ウレタンポリマーの架橋化ガス透過膜およびそれを用いて製造された光学ガスセンサー
JPS62191740A (ja) 蛍光性高分子インジケ−タ−及びセンサ−
EP2130520B1 (en) Device for measuring the temperature of bone cement
EP1889050A1 (en) Metal oxide membrane with a gas-selective compound
WO1996017883A1 (en) Permeable polymeric compositions and blood gas sensor overcoats
KR20010104381A (ko) 거대분자 화합물
US6441057B1 (en) Optical sensor membranes having improved barrier properties
CN115989289A (zh) 用于化学传感器的水凝胶涂布组合物以及利用该组合物制造的化学传感器
TWI694122B (zh) 用於著色矽水膠隱形眼鏡之色料組合物、含此色料組合物的著色矽水膠隱形眼鏡、以及改質用於著色矽水膠隱形眼鏡之色料的方法
EP2232304B1 (en) Method for making silicone hydrogel contact lenses
EP3716851A1 (en) Analyte indicator integrated with a catalytically active material
Hiendlmeier et al. A superabsorbent sodium polyacrylate printing resin as actuator material in 4D printing
Kim et al. Polyamine-functionalized polydiacetylene (PDA) vesicles for colorimetric sensing of carbon dioxide
CN114199866A (zh) 一种可变色水凝胶微针贴片、制备方法及其应用
CN113493558A (zh) 植入式生物传感器用三嵌段共聚物及其应用和制备方法
CN113321770B (zh) 一种温敏水凝胶的制备方法
Tang et al. Porous silicone hydrogel interpenetrating polymer networks prepared using a template method for biomedical use
TWI521020B (zh) Mesh polymer, used in the production of medical equipment and medical equipment
TW202014474A (zh) 用於著色隱形眼鏡之色料組合物、含此色料組合物的著色隱形眼鏡以及改質用於著色隱形眼鏡之色料的方法
JPS61242608A (ja) 気体透過膜の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination