DE4324991A1 - Verfahren zur Herstellung von Farbstoffe enthaltenden Polyvinylalkoholfolien und deren Verwendung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Farbstoffe enthaltenden Polyvinylalkoholfolien und deren VerwendungInfo
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wasserfesten,
Farbstoffe enthaltenden Polyvinylalkoholfolien und deren Verwendung
als Sensormembran zur pH-Wert-Bestimmung.
Aus WO 93/07 483 sind ähnliche Folien zur reversiblen optischen
Anzeige des pH-Werts einer Probe bekannt. Die dort beschriebene
Sensormembran besteht aus einem mechanisch stabilen Trägerelement
und einer darauf aufgebrachten hydrophilen Aufnahmeschicht, die einen
Indikatorfarbstoff in immobilisierter Form enthält. Die Aufnahme
schicht besteht aus Cellulose, Gelatine, Hydrogel, hydrophilen Poly
vinylalkoholen oder Gemischen dieser Substanzen. Als Indikatorfarb
stoffe werden üblicherweise Reaktivindikatoren verwendet, d. h.
pH-Indikatoren, die eine chemische Funktion besitzen, mit deren Hilfe
eine chemische Bindung an die Aufnahmeschicht ermöglicht wird.
Versuche mit den Folien auf der Basis von Polyvinylalkohol haben
gezeigt, daß diese Folien für den mehrfachen Einsatz in Wasser
entweder nicht genügend wasserfest sind oder nur sehr schwache
Färbungen entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wasserfeste Polyvinyl
alkoholfolien zur reversiblen pH-Messung zur Verfügung zu stellen,
die satte Färbungen gewährleisten.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich eine unvernetzte Poly
vinylalkoholschicht nicht nur z. B. durch Erhitzen mit Säuren oder
Aldehyden wasserfest machen läßt, sondern auch dadurch, daß man sie
direkt mit Reaktivfarbstofflösungen umsetzt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von wasser
festen, Farbstoffe enthaltenden Polyvinylalkoholfolien, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man eine unvernetzte Polyvinylalkohol-
Schicht direkt mit einer Reaktivfarbstofflösung umsetzt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der so herge
stellten Polyvinylalkoholfolie als Sensormembran zur reversiblen opti
schen Anzeige des pH-Wertes einer Probe.
Durch die Umsetzung einer unvernetzten Polyvinylalkoholfolie mit einer
Reaktivfarbstofflösung und im Vergleich dazu mit einer farbstofffreien
Lösung, konnte nachgewiesen werden, daß im letzteren Fall keine Was
serfestigkeit erreicht wird. Daraus kann man schließen, daß die ausge
bildete Wasserfestigkeit unmittelbar auf der Reaktion des Polyvinyl
alkohols mit dem Reaktivfarbstoff beruht. Da die Zahl der freien
Hydroxylgruppen im unvernetzten Polyvinylalkohol hoch ist, erfolgt
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine höhere Farbstoffaufnahme
und damit eine satte Färbung, die ihrerseits genauere Messungen
erlaubt. Die kovalent gebundenen Reaktivfarbstoffe lassen sich nicht
mehr auswaschen.
Typische chemische Strukturen von Reaktivindikatoren sind z. B.
folgende:
Die erfindungsgemäß erhaltenen Polyvinylalkoholfolien sind optisch
vollkommen transparent und somit einer photometrischen Absorptions-
Messung ohne weiteres zugänglich. Außerdem sind sie zu geringen Kosten
in grober Menge herstellbar. Aufgrund der relativ dünnen Folie bzw.
Indikatorschicht von etwa 0,1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 10 µm, be
sitzt die Folie nach der Erfindung eine sehr geringe Pufferkapazi
tät, was sie für Zwecke der Messung von ungepufferten Lösung (z. B.
beim Nachweis des sauren Regens) sehr geeignet macht. Die Folien haben
eine schnelle Ansprechzeit, weil die Diffusion der Protonen durch die
dünne hydrophile Indikatorschicht viel schneller erfolgen kann als
durch relativ dicke Schichten.
Die erfindungsgemäße Polyvinylalkoholfolie kann natürlich auch auf ein
festes Trägerelement z. B. aus hydrophobem, optisch transparentem Mate
rial wie Polyester vom Typ der Phthalsäureester, Polycarbonate, Poly
vinylchloride, Polyamide, Silicone, vernetzte Polyacrylamide oder
Polyvinylalkohole aufgebracht werden.
Die wasserfeste, Reaktivfarbstoffe enthaltende Polyvinylalkoholfolie
wird als Sensormembran zur visuellen, photometrischen oder reflekto
metrischen Bestimmung des pH-Werts verwendet. Sie eignet sich auch zur
pH-Wert-Messung in sehr schwach gepufferten Lösungen, z. B. von Ober
flächen- und Regenwasser und zur Messung physiologischer pH-Werte.
Auf eine glasklare, 75 µm dicke Polyester-Trägerfolie wird eine
10%ige Lösung des Polyvinylakohols mit einem Streichgerät in einer
Filmdicke von 10 µm aufgetragen. Die Schicht wird anschließend bei
Raumtemperatur getrocknet. Diese Folie wird 45 Minuten lang so in die
Färbelösung nach Beispiel 2 eingetaucht, daß der Polyvinylalkoholfilm
vollständig damit bedeckt ist. Anschließend wird sie mit Wasser
abgespült, bis sie gleichmäßig gelb gefärbt ist, und dann getrocknet.
0,74 g des Farbstoffs
werden in 500 ml H₂O gelöst. Nacheinander werden 40 g Natriumchlorid,
12 g Natriumcarbonat und 2,6 ml 32%ige Natronlauge zugegeben und
aufgelöst.
Die nach Beispiel 1 gefärbte Folie wird für pH-Messungen im Bereich
von pH 4 bis 7 eingesetzt, da sie ihre Färbung in Abhängigkeit vom
pH-Wert ändert. Wenn man Stücke der Folie (z. B. 2 × 10 cm) in Puffer
lösungen eintaucht, erhält man folgende Färbungen:
pH 4 gelb
pH 5 hellgrün
pH 6 dunkel grün
pH 7 blau.
pH 4 gelb
pH 5 hellgrün
pH 6 dunkel grün
pH 7 blau.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von wasserfesten, Farbstoffe enthaltenden
Polyvinylalkoholfolien, dadurch gekennzeichnet, daß man eine unver
netzte Polyvinylalkoholschicht direkt mit einer Reaktivfarbstoff
lösung umsetzt.
2. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten Polyvinylalkohol
folie als Sensormembran zur reversiblen optischen Anzeige des
pH-Wertes einer Probe.
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- 1994-07-12 EP EP94924739A patent/EP0662094A1/de not_active Withdrawn
- 1994-07-12 JP JP7504904A patent/JPH08502549A/ja active Pending
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