Способ изготовления индикаторных лент на основе полиэтилентерефталатной пленки

(2 (2 НДИКАТОРНЫХ ЕРЕФТАЛАТо зти меазвитую Одн ды не позволя верхность пол наносимого н и беспечит т п имера,него тре- что лучить а след ательно,рного слоувствителбласть и и инди осно дами верх плен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 03 НРЫТИЯПРИ ГКНТ ССОР. ОПИСАНИЕ ИЭО 1) 4727225/262) 29.05.89(71) Государственный союзный научноисследовательский химико-аналитический институт "Химаналит" (72) В.С.Бакулин, С.П.Орлов, Г.А.Доминикян и О.С.Радзюн(56) Кораблев И.В. и др. Разработка и исследование индикаторных элементо для фотометрических газоанализаторов. - "Гигиена и санитария", 1985, В 9, с. 62.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЛЕНТ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНТ НОЙ ПЛЕНКИ(57) Изобретение относится к методам Изобретение относится к изготовле. ию средств индикации и может быть спользовано на предприятиях по прозводству индикаторных лент к прибоам газового анализа,Известны способы изготовления иникаторных лент (ИЛ) с использование качестве основы ИЛ полимерной плен и, заключающиеся в подготовке поерхности основы и нанесении на неекаторной рецептуры, Подготовку вы осуществляют известными метозаключающимися в травлении поности пленки химиЧескими реагентами. Этими методами получают наке гидрофильную поверхность, что улучшает ее адгезионные свойства. йзготовления индикаторных лент на основе полиэтилентерефталатной пленкидля фотометрических газоанализаторов.Цель изобретения - повышение чувствительности анализа эа счет увеличенияудельной поверхности основы (пленки),Сущность способа заключается в обработке полиэтилентерефталатной пленки(ПЭТФ) сначала раствором двухромовокислого калия в концентрированнойсерной кислоте, а затем разбавленнойсерной кислотой и нанесении на обработанную поверхность индикаторной рецептуры, Удельная поверхность пленки, обработанной предложенным способом, примерно на порядок выше, чемпри обработке известными составами.3 табл. индикато я о ь буемую ч ьность анализа, сужает о х применения в производстве ИЛ..Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления индикаторных лент на основе полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) пленки, включающий подготовку поверхности основы с последующим нанесением индикаторной рецептуры, Подготовка основы заключается в обработке поверхности пленки этиловым спиртом, Затем на подготовленную глянце 3. 1719985вую поверхность ПЭТФ пленки наносят слой индикаторной рецептруы, состоя-щей из индикатора и адгезива, растворенных в смеси органических растворителей. В качестве адгезива. применяют коллоксилин, который после удаления растворителей образует развернутую поверхность индикаторного слоя, Полученные указанным способом ИЛ оптичес- О ки однородны и имеют хорошие эксплуатационные характеристики.Однако ИЛ, изготовленные по указанному способу, из-за малой удельной поверхности индикаторного слоя (Я1536 м 2 /м 2) обладают недостаточной чувствительностью. Кроме того, в данном способе могут использоваться только индикаторы, совместимые с коллоксилином и растворимые в определенных р органических растворителях (большинство индикаторов растворимы преимуще,ственно в воде), что ограничивают об,ласть его использования.Целью изобретения является повыше ние чувствительности индикаторных лент благодаря повышению их удельной поверхности.Поставленная цель достигается тем, ,что подготовку ПЭТФ пленки, применяе ,мой в качестве основы ИЛ, осуществляют путем обработки ее вначале раствором хромовокислого калия в концентрированной серной кислоте (хромовокислым раствором) при 18-30 С в течение .60-140 с, а затеи разбавленной серной кислотой. При обработке ПЭТФ пленки хромовакислым раствором в выбранном температурном режиме,происходят набухание поверхностного слоя полимера и его частичная химическая деструкция. При температуре выше 30 С набухший полимерный слой стравливается споверхности пленки, а при темаературе ниже 18 фС набухание происходит с недостаточной скоростью. Оптимальноевремя обработки пленки в хромовокислом растворе составляет 60-140 с. При большем времени контакта на пленке образуется рыхлый легко отслаивающий ся слой, а при времени обработки, меньшем 60 с, развитый слой не образуется (см. табл. 1).гФормирование развитого гидрофильного слоя на ПЭТФ пленке происходитна стадии обработки набухшей полимер,ной пленки разбавленной серной кислотой. При этом происходит равномерный 1 р азогрев набухшего поверхностногослоя и увеличение его в объеме.Исследования поверхности обработанной пленки спектрофотометрическим методом (оценка оптической однородности) и измерения ее удельной поверхности показали, что выбранные режимы обработки являются оптимальными для изготовления оптически однородной подложки индикаторной ленты с высокоразвитой гидрофильной поверхностью.В табл. 1 представлены данные по измерению удельной поверхности подложки ИП в зависимости от времени обработки пленки ПЭТФ (удельную поверхность определяли хроматографическнм методом тепловой десорбции аргона).Для оценки оптической однородности поверхности подложки ИЛ проведена математическая обработка шестидесяти результатов измерений ее светопропускания (измерения проводили на спектрофотометре СФпри= 590 нм),Результаты с рассчитанными частотами (и) представлены в табл. 2 (Т - середина выбранного промежутка значений пропускания, Х; и; - число измерений в данном промежутке значений (частота.По полученным данным построена гистрограмма, на которой наблюдается симметричное с узким интервалом рас,пределение частот (1002 значений Т укладываются в пределы 50-537). Станартное отклонение результатов измерений (Б) равно 0,52П р и м е р 1. Изготовление индикаторной ленты для определения микро- концентраций сероводорода.1.1. Одну сторону полиэтилентерефталатной пленки в виде ленты толщиной 30 мкм покрывают защитным составом, устойчивым к действию хромово- кислого раствора.1.2. При помощи устройства, содержащего лентопротяжный механизм, ПЭТФ ленту протягивают по направляющим роликам через емкости с рабочими растворами, систему отмывки и сушки. Вначале лента поступает в емкость с хромовокислым раствором, состоящим из концентрированной серной кислоты и хромовокислого калия, взятых в соотношении (мас.Х) 97:3, где обрабатывается при 23 С в течение 100 с, а затем в емкость с 487. в .ным раствором серной кислоты, где обрабатывается в течение 30 с при комнатной температуре. Обработанная таким образом ПЭТФ лента после отмывки и сушки в токе теплого воздуха содержит на незащищенной стороне высокоразвитый слой толщиной 50 мкм. Удельная поверхность слоя 607 м /м 2 .1,3. Приготовление индикаторного раствора.В 68 мл дистиллированной воды ра створяли 20 г уксуснокислого свинца ч.д.а., ГОСТ 1027-67. В раствор добавляли 10 г глицерина ч.д.а., ГОСТ 6259-75 и 0,2 г уксусной кислоты ч.д.а., ГОСТ 61-75. Раствор перемешн вали, фильтровали,1,4. Индикаторный раствор наносили на подготовленную поверхность ПЭТф пленки при помощи пропиточной машины УПСЛ-З, снабженной набрасывающим ро ликом, су 1 цили в токе теплого воздуха. Водный индикаторный раствор хорошо смачивал поверхностный развитый слой и равномерно распределялся на ленте.25П р и м е р 2. Изготовление индикаторной ленты для определения микро- концентраций фосгена.2,1. Подготовку основы осуществляли аналогично пп. 1.1-1.2. 302.2. Приготовление индикаторного раствора.В 80 мл этилового спирта ГОСТ 18300-72 растворяли 1,6 г 4-и-нитробензилпиридина, затем добавляли 1,6 г Я-бензиланилина и перемешивали до полного растворения. После этого добавляли 12 г глицерина ч.д.а., ГОСТ 6259-75, перемешивали и фильтровали.2.3. Индикаторный раствор наносили 40 на подготовленную поверхность ПЭТф пленки при помощи пропиточной машины УПСЛ-З, снабженной набрасывающим роликом, сушили в токе теплого яоздуха, Спиртовый индикаторный раствор 45 хорошо смачивал поверхностный развитый слой и равномерно распределялся на ленте.П р и м е р 3. Изготовление индикаторной ленты для определения микро- .10 концентраций аммиака.3. 1Подготовку основы осуществляли аналогично пп. 1. 1-1.2. 3.2. Приготовление индикаторногораствора.5.53.2,1. Приготовление раствора А,В 100 мл этилового спирта (ГОСТ18300-72) растворяли при перемешиваниц 1,5 г индикатора бромфенолового синего ч.д.а.3.2.2. Приготовление раствора Б. В .92 мл дистиллированной воды растворяли при перемешивании 8 г винной кислоты ч,д.а., ГОСТ 5817-77.3.2.3. Смешивали 16 мл раствора А, 40 мл этилового спирта, 40 мл раствора Б и 24 мл глицерина ч.д.а., ГОСТ 6259-75. Раствор тщательно перемешивали и фильтровали.3,3. Индикаторный раствор наносили на подготовленную поверхность ПЭТф пленки при помощи пропиточной машины УПСЛ-З, снабженной набрасывающим роликом, сушили в токе теплого :воздуха. Водно-спиртовой индикаторный раствор хорошо смачивал поверхностный развитый слой и равномерно распределялся на ленте.Использование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет создать единую универсальную основу ,ИЛ для разработки новых средств индикации газов и жидкостей с улучшенными техническими характеристиками.Г 1 ерой чувствительности ИЛ может служить время Й) достижения бР при постоянном объемном расходе (Я) газо- воздушной смеси (ГВС) и заданной концентрации анализируемого вещества (С) в ГВС согласно известному уравнениюлИ оп=ОСтлЧем меньше с при заданном А 0, темчувствительнее ИЛ,Время достижения заданного Ь Р (припостоянныхи С) зависит от химической природы образующегося окрашенногопродукта, т.е. от его молярного коэффициента светопоглощения Й (чем выше Е , тем меньше с и, следовательлно, тем более чувствительная ИЛ), отусловий массопереноса анализируемоговещества нз газовой фазы к твердойповерхности (ИЛ) (массоперенос определяется объемным расходом (О) ГВС иконструкцией камеры обдува ИЛ), отсорбционных свойств поверхности ИЛ иот хемосорбционных свойств поверхности ИЛ, т.е. от количества и доступности реакционных центров.ИЛ для определения аммиака и сероводорода изготавливали путем нанесения одного и того же соответствующегоиндикаторного состава на ПЭТф пленку,подготовленную различными способами.1719985 Испытания изготовленных ИЛ проводили в одинаковых условиях и на одном оборудовании.Результаты испытаний и данные по удельной поверхности обработанных ПЭТФ пленок представлены в табл. 3,яху. Следовательно, повышению чувствительности ИЛ в данных условиях способствует более высокоразвитая поверхность основы ИЛ. Формула изобретения Таблица 1 е40 60 80 90 100 110 120 140 160 Время обработки, с Удельная поверхность, м 7 м 23 94 326 490 607 620 628 605 103 1 С 1 Г Х Т;, Х 50,0 50,5 51,0 51,5 52,0 52,5 53,0 и 0 3 15 24 12 6 О Таблица 3 Способ обработкиПЭТФ пленки Удельнаяповерхность обработаннойПЭТФ пленки, м 2 /м 2 Время достижения одинаковой интенсивности окраски (Ь 0 = 0,2), с Концентрация сероводорода в ГВС, мг/мг Концентрация аммиакав ГВС, мг/м 5 эО 810 Оэ 5 10 эО 2010 10,0 Предлагаемый 607 300 15 15 Известный Более 118 62 1000 250 142 110 Более 105 501000 200 130 47 100 Сравнение времени достижения заданного изменения оптической харак Отеристики ИП = 0,2) показывает, чтоИЛ, полученные на основе ПЭТФ пленки,обработанной предлагаемым способом,в 7-8 раз более чувствительны, чемИЛ, полученные на ПЭТФ пленках, обработанных по известным способам,Представленные экспериментальныеданные (табл. 3) однозначно показывают, что чем больше удельная поверхность используемой ПЭТФ пленки для 20изготовления ИЛ, тем чувствительнеепоследняя (при прочих равных условиСпособ изготовления индикаторных лент на основе полиэтилентерефталатной пленки, включающий обработку поверхности пленки растворителем и нанесение индикаторного состава, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности индикаторных лент благодаря повышению их удельной поверхности, обработку поверхности пленки проводят сначала раствором бихромата калия в концентрированной серной кислоте в течение 60- 140 с, азатем разбавленной серной кислотой.