МАТЕРИАЛ, ИЗМЕНЯЮЩИЙ ЦВЕТ ПРИ КОНТАКТЕ С ВОДОЙ Российский патент 1995 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к материалам, изменяющим цвет при контакте с водой, и может быть использовано в агротехнике, метериологии, медицине и других областях народного хозяйства, использующих распыляющие водные устройства, в качестве индикатора на воду, и водные растворы кислот, оснований и солей.

Наиболее близким по технической сущности являются пленочный материал, изменяющий цвет при контакте с водой, состоящий из окрашенной подложки и расположенного на ней белого водоактивного слоя, включающего полимерное связующее с коэффициентом рефракции не более 1,7, например, высокопрозрачного сополимера этилена с винилацетатом, и диспергированные в нем частицы диаметром не более 20 мкм, имеющие коэффициент рефракции в набухшем в воде состоянии не более 2 (предпочтительно частицы двуокиси кремния).

При попадании материала во влажную атмосферу или воду верхний слой, поглощая воду, становится прозрачным и передает цвет подложки.

Указанный материал позволяет путем изменения состава водоактивого слоя и цвета подложки создать ряд индикаторов по влажности и соответствующей ее цветности. Возможность получения различных оттенков при различной влажности позволяет применять материал для изготовления парусов, зонтиков, купальных костюмов.

При попадании капель воды на верхний белый слой такого материала через 10 с середина проекции капель приобретает цвет подложки, например темно-голубой, а еще через 6 с мозаичное изображение из капель воды целиком приобретает цвет подложки.

При высыхании материала последний приобретает первоначальный белый цвет.

Таким образом, указанный материал дает только качественную оценку влажности окружающей среды и не может быть использован в случаях, когда необходима количественная оценка степени влажности, например, для регулирования режима распыления водных сред в агротехнике, медицине и т.п.

Целью изобретения является создание индикаторного материала для количественной реакции на воду и водные растворы при работе с распыляющими устройствами.

Поставленная цель достигается тем, что в материале, изменяющем цвет при контакте с водой, состоящем из подложки и расположенного на ней водоактивного слоя, включающего полимерное связующее, водоактивный слой в качестве полимерного связующего содержит поливиниловый спирт и/или поливинилпирролидон и дополнительно краситель бромфеноловый синий при следующем соотношении компонентов, мас. Краситель 5,0-55 Связующее Остальное
При этом указанный материал может дополнительно содержать полимерный грунтовый слой, расположенный между подложкой и водоактивным слоем, состоящий из поливинилового спирта и/или поливинилпирролидона.

Материал с водоактивным слоем указанного состава имеет желтый цвет. При контакте с водой или водными растворами цвет материала изменяется на синий. В процессе распыления водной среды в местах попадания капель, площадь участков материала, изменивших цвет с желтого на синий, пропорциональна площади проекции капли, причем процесс регистрации капель водной среды является необратимым. Способность предложенного материала регистрировать капли распыляемой водной среды и необратимость этого процесса позволяют применять его в качестве индикатора при контроле и регулировании доз подачи этой среды.

Характеристиками предложенного материала являются чувствительность (характеризуется скоростью изменения цвета материала при контакте с водой средой и составляет 1-20 с) и разрешающая способность (характеризуется средним диаметром зарегистрированной капли распыленной водной среды и составляет 30-150 мкм).

При хранении предложенного материала без упаковки при 18-25^оС и относительной влажности до 80% без прямого попадания воды изменения первоначального желтого цвета в сторону синего не наблюдается в течение 6 месяцев.

Применение полиэтиленовой упаковки позволяет увеличить продолжительность хранения материала до 3-5 лет.

П р и м е р 1. Образец предлагаемого материала, изменяющего цвет при контакте с водой, изготавливают следующим образом.

Готовят раствор водоактивного слоя состава, г: Полимерное связующее поливиниловый спирт (ПВС) 2,85 Краситель бромфеноловый синий (БФС) 0,15 Водно-спиртовый раствор (1:1) До 100 мл
При изготовлении раствора связующее предварительно растворяют в водно-спиртовом растворе, а затем вводят краситель БФС при перемешивании на магнитной мешалке до полного растворения красителя.

Полученный раствор фильтруют и методом "купающего ролика" наносят на триацетатцеллюлозную (ТАП) пленку. Полученный слой сушат воздушным потоком при 80-90^оС до постоянного веса. Толщина полученного водоактивного слоя составляет 5 мкм. Состав водоактивного слоя, мас. Полимерное связующее 95 Краситель БФС 5
Полученный материал имеет желтый цвет.

Испытания материала проводят по примеру 1.

При распылении воды и водных растворов в участках материала, на которые попали капли водной среды, наблюдается необратимое изменение цвета в синий.

Контроль полученного материала осуществляют по критериям:
чувствительность (с) и разрешающая способность (мкм).

Размер зарегистрированных капель оценивают на микроскопе МБС-1 с 28-и кратным увеличением. Калибровку увеличения производят по мире ОМП на просвет.

П р и м е р 2-3. Образцы материала, изменяющего цвет при контакте с водой, готовят по примеру 2, варьируя в соответствии с данными таблицы, массовое соотношение между связующим и красителем и, следовательно, толщину получаемого водоактивного слоя.

Испытания образцов материала проводят по примеру 2.

Состав образцов и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 4. Образец материала, изменяющего цвет при контакте с водой, готовят по примеру 2 с применением в качестве полимерного связующего поливинилпропилидона (ПВП). При приготовлении раствора водоактивного слоя в качестве растворителя используют этиловый спирт, а связующее и краситель БФС применяют в соотношении, мас. Связующее 75 Краситель 25
Толщина полученного сухого водоактивного слоя составляет 5 мкм.

Испытания образца проводят по примеру 2.

Состав образца материала и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р ы 5-6. Образцы материала, изменяющего цвет при контакте с водой, готовят по примеру 2 с применением в качестве полимерного связующего смеси ПВС и ПВП, при этом в соответствии с данными таблицы в растворе водоактивного слоя варьируют массовое соотношение ПВС, ПВП и красителя БФС.

Испытания образцов материала проводят по примеру 2.

Состав образцов и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р 7. Образец материала, изменяющего цвет при контакте с водой, изготавливают по следующей технологии.

Готовят раствор полимерного грунтового слоя состава: ПВС 10 г; растворитель водно-спиртовый раствоp (1:1) 100 мл.

Полученный раствор фильтруют и методом "купающего ролика" наносят на ТАП пленку и высушивают до постоянного веса.

Толщина полученного сухого грунтового слоя составляет 15 мкм.

Затем готовят раствор водоактивного слоя по примеру 3 с применением в качестве полимерного связующего ПВС при соотношении связующего и красителя БФС, мас. Связующее 75 Краситель 25
Раствор водоактивного слоя фильтруют и наносят по сухому грунтовому слою согласно примеру 2. Толщина высушенного водоактивного слоя составляет 5 мкм.

Испытания образца материала проводят по примеру 1.

Состав материала и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р ы 8-13. Образцы материала, изменяющего цвет при контакте с водой, изготавливают по примеру 8. При этом в соответствии с данными таблицы в процессе изготовления раствора полимерного грунтового слоя применяют ПВС, ПВП или их смесь, варьируя массовое соотношение ПВС и ПВП, в процессе нанесения раствора грунтового слоя варьируют его толщину путем изменения концентрации раствора, а в процессе приготовления водоактивного слоя в качестве полимерного связующего применяют ПВС, ПВП или их смесь, варьируя массовое соотношение ПВС и ПВП и массовое соотношение связующего и красителя БФС.

Испытания полученных образцов проводят по примеру 2.

Состав материала и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р ы 14-19. Образцы материала, изменяющего цвет при контакте с водой, изготавливают по примеру 1. При этом в соответствии с данными таблицы в процессе приготовления раствора водоактивного слоя в качестве полимерного связующего применяют ПВС, ПВП или их смесь, варьируя массовое соотношение связующего и красителя БФС. Полученные растворы водоактивного слоя методом "купающего ролика" наносят на полиэтилентерефталатную (ПЭТФ) пленку.

Испытания полученных образцов проводят по примеру 2.

Состав образцов и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р ы 19-25. Образцы материала, изменяющего цвет при контакте с водой, изготавливают по примеру 7. При этом в соответствии с данными таблицы в процессе приготовления раствора полимерного связующего слоя применяют ПВС, ПВП или их смесь, в процессе приготовления раствора вдоактивного слоя в качестве связующего применяют ПВС, ПВП или их смесь, варьируя массовое соотношение связующего и красителя БФС.

Раствор полимерного грунтового слоя методом "купающего ролика" наносят на ПЭТФ пленку, варьируя его толщину в соответствии с данными таблицы. По сухому грунту наносят раствор водоактивного слоя.

Испытания образцов материала проводят по примеру 2.

Состав образцов и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р ы 24-25. Образцы материала, изменяющего цвет при контакте с водой, изготавливают по примеру 2. При этом в соответствии с данными таблицы в процессе приготовления раствора водоактивного слоя в качестве полимерного связующего применяют ПВС или ПВП, варьируя массовое соотношение связующего и красителя БФС.

Полученные растворы водоактивного слоя методом "купающего ролика" наносят на бумажную подложку.

Испытания образцов материалов проводят по примеру 1.

Состав образцов и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и м е р ы 26-29. Образцы материала, изменяющего цвет при контакте с водой, изготавливают по примеру 7. При этом в соответствии с данными таблицы в процессе приготовления раствора полимерного грунтового слоя применяют ПВС, ПВП или их смесь, в процессе приготовления раствора водоактивного слоя в качестве полимерного связующего применяют ПВС, ПВП или их смесь, варьируя массовое соотношение связующего и красителя БФС.

Раствор полимерного грунтового слоя методом "купающего ролика" наносят на бумажную подложку, варьируя его толщину в соответствии с данными таблицы. По сухом грунту наносят раствор водоактивного слоя.

Испытания полученных образцов материала проводят по примеру 2.

Состав образцов и результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что в отличие от известного материала, изменяющего цвет при контакте с водой (по прототипу), предложенный материал позволяет производить как качественную, так и количественную оценку степени влажности окружающей среды и может быть использован в качестве индикатора на воду и водные растворы кислот, оснований и солей при работе с распыляющими устройствами.

Чувствительность материала на водные среды составляет 1,0-20 с, разрешающая способность 30-150 мкм.

Использование: в агротехнике метериологии, медицине и других областях народного хозяйства, использующих распыляющие водные устройства, в качестве индикатора на воду и водные растворы кислот, оснований и солей. Сущность изобретения: материал состоит из подложки и расположенного на ней водоактивного слоя, содержащего полимерное связующее - поливиниловый спирт и/или поливинилпирролидон и краситель бромфеноловый синий при следующем соотношении компонентов, мас. краситель 5 55; связующее остальное. Материал может дополнительно содержать полимерный грунтовый слой, выполненный из поливинилового спирта и/или поливинилпирролидона, расположенный между подложкой и водоактиным слоем. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. МАТЕРИАЛ, ИЗМЕНЯЮЩИЙ ЦВЕТ ПРИ КОНТАКТЕ С ВОДОЙ, включающий подложку с размещенным на ней водоактивным слоем, содержащим полимерное связующее и окрашенное вещество, отличающийся тем, что в качестве полимерного связующего водоактивный слой содержит поливиниловый спирт и/или поливинилпирролидон, а в качестве окрашенного вещества краситель бромфеноловый синий при следующем соотношении компонентов, мас.

Окрашенное вещество 5,0:55,0
Связующее Остальное
2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит размещенный между водоактивным слоем и подложкой полимерный грунтовый слой, состоящий из поливинилового спирта и/или поливинилпирролидона.