[发明专利]可调节的比色湿气指示器

说明书

本发明公开了一种组合物，该组合物包含：1)具有表面羟基基团的固体金属氧化物载体；2)通过与表面羟基基团的硅烷醇键结合到固体金属氧化物载体的含甲硅烷基化合物；以及3)结合到固体金属氧化物载体的双(乙二肟)‑过渡金属络合物。这些组合物可用于制造比色相对湿度指示传感器。还公开一种调整湿气指示组合物的比色响应的方法和一种检测湿气的方法。

技术领域

本公开涉及比色湿气指示器，比色湿气指示器包含结合到硅烷改性的固体金属氧化物载体的双(乙二肟)-过渡金属络合物。本公开还包括调整基于结合到固体金属氧化物载体的双(乙二肟)-过渡金属络合物的湿气指示器的比色响应的方法。

背景技术

湿气指示器被用来例如测定指示器附近的湿气量或湿度。在暴露于湿气或湿度时，比色指示器改变颜色。当前的商用比色湿气指示器基于含钴的化合物(例如CoCl₂)。由于钴潜在的不利环境影响和成本，当前正在寻求钴化合物的替代方案。诸如包含铁(II)、铁(III)或氯化铜盐的凝胶载体的其它组合物已经用作湿气指示器，但是这些指示器在可见电磁光谱中没有强吸收，并且湿气指示颜色变化通常难以检测。

另外，许多比色湿气指示器仅在一个或两个特定湿气水平下表现出湿敏颜色变化，从而限制了每个指示器的应用。例如，一些比色湿气指示器在60％相对湿度下显出颜色变化。使用湿气指示的一些应用需要指示器对更高或更低的相对湿度水平敏感。另外，一些包含无机盐的组合物对与液态水接触固有地不稳定，因为盐会很容易被传输出系统。

发明内容

存在不基于钴的经济的比色湿气指示器的需求。还存在对这样的比色湿气指示器的需求：它们在宽泛的湿度水平范围(具体地讲高于60％相对湿度的相对湿度水平)内具有高度可见的颜色变化，可随着湿度变化定性和/或定量地改变，并且不易受系统组分的液态水传输所影响。

在本公开的一个方面，提供一种组合物，该组合物包含具有表面羟基基团的固体金属氧化物载体、通过与表面羟基基团的硅烷醇键结合到固体金属氧化物载体的含甲硅烷基化合物，和结合到固体金属氧化物载体的双(乙二肟)-过渡金属络合物。

在本公开的另一方面，提供一种包含湿气指示组合物的比色相对湿度指示传感器，该湿气指示组合物包含具有表面羟基基团的固体金属氧化物载体、通过与表面羟基基团的硅烷醇键结合到固体金属氧化物载体的含甲硅烷基化合物，和结合到固体金属氧化物载体的双(乙二肟)-过渡金属络合物，并且其中传感器的光谱根据传感器置于其中的环境内的相对湿度而定量地改变。

最后，在另一方面，提供一种调整湿气指示组合物的比色响应的方法，该方法包括通过使固体金属氧化物载体的表面羟基基团与含甲硅烷基化合物反应以产生硅烷改性的固体金属氧化物载体来对具有表面羟基基团的固体金属氧化物载体的表面进行改性；以及使双(乙二肟)-过渡金属络合物结合到硅烷改性的固体金属氧化物载体。

本文的组合物、传感器和方法可在宽泛的湿度水平范围(具体地讲高于60％相对湿度的相对湿度水平)内提供高度可见的颜色变化，可提供对组合物和传感器附近的湿气量的定性和/或定量指示，并且不像其它湿气指示组合物一样易受系统组分的液态水传输所影响。

以上内容并非意图描述本发明每种实施方式的每一个公开实施例。本发明的一个和多个实施例的细节还在下面的描述中示出。本发明的其他特征、目标和优点根据描述和权利要求将显而易见。

附图说明

图1A是对于预备实例P1，色调上的变化对时间的图。

图1B是对于预备实例P1，百分比相对湿度对时间的图。

图2是对于使用实例P1、1、2和3的组合物制备的各种指示条带(实例4、5、6和7)，色调上的变化对百分比相对湿度的图。

图3是对于使用实例P1、1、8和9的组合物制备的各种指示条带(实例4、5、10和11)，色调上的变化对百分比相对湿度的图。