二氧化碳指示剂变色薄膜的制备和性能研究

发布时间：2017-08-20 08:00

  本文关键词：二氧化碳指示剂变色薄膜的制备和性能研究

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【摘要】：二氧化碳指示剂变色薄膜是一种快速检测呼吸末二氧化碳的薄膜材料,遇到人体呼出的CO_2气体可产生颜色变化,由此可判断生命体征,在医疗界被人们广泛关注。本课题研究二氧化碳指示剂变色薄膜制备与性能。以乙基纤维素为载体聚合物,研究了两种变色指示剂体系的物料组成和薄膜的制备工艺,探究了制备过程与物料组成对二氧化碳指示剂变色薄膜的性能影响因素；研究这一特殊材料的表征方法,并按照批量制备制定了操作工艺及产品标准；探究了二氧化碳指示剂变色薄膜的变色机理。1、二氧化碳指示剂变色薄膜的物料组成研究：以MCP为指示剂的变色薄膜物料组成研究,重点研究了MCP和TiO_2的配比使薄膜在空气中以蓝色稳定存在；应用正交试验的方法确定了TB为指示剂的变色薄膜的物料组成。通过对二氧化碳指示剂变色薄膜的物料组成研究得到C02含量为0-2%,2-5%,大于5%的环境中可明显产生颜色变化的变色薄膜。2、二氧化碳指示剂变色薄膜的制备工艺研究：通过研究变色薄膜的混料时间、干燥条件、保存条件,制定了变色薄膜完整的制备工艺。3、二氧化碳指示剂变色薄膜的表征方法研究,设计模拟呼吸的导气装置,通过紫外可见光谱法测定变色薄膜的吸光度,确定薄膜的敏感度和测定变色薄膜重复性。比较紫外光谱法和秒表读数法测定变色速度,确定变色速度测定方法。通过对二氧化碳指示剂变色薄膜的表征方法研究,可以测出变色薄膜的敏感度、变色速度以及变色重复性。4、探究二氧化碳变色薄膜的主要性能影响因素。通过研究物料组成对性能影响,得出乙基纤维素浓度、TBP添加量、有机硅变色薄膜的主要性能影响因素；通过研究制备工艺对性能影响,得出涂膜厚度以及干燥温度为薄膜的主要性能影响因素。5、探究了变色薄膜的变色机理。通过紫外可见光谱分析法,研究指示剂在薄膜内存在形式对薄膜在空气中颜色变化的影响；通过扫描电镜对薄膜的微观结构进行观察的方法,研究指示剂在薄膜内的存在状态以及薄膜的结构特征,揭示指示剂在膜内包裹状态和薄膜的结构对薄膜性能的影响机理；通过XRD衍射方法,探究乙基纤维素晶型结构改变对薄膜变色性能的影响。本课题通过对二氧化碳指示剂变色薄膜物料组成、制备工艺、表征方法、变色性能及变色原理研究,得到二氧化碳含量在0-5%时可产生颜色变化的变色薄膜。CO_2含量为0-2%时薄膜为蓝色,2-5%时为绿色,大于5%时为黄色。
【关键词】：二氧化碳指示剂 变色薄膜 变色性能 呼吸末
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2;TQ421.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-19
• 符号说明19-20
• 第一章 绪论20-32
• 1.1 引言20-21
• 1.2 监测二氧化碳含量的用途21-22
• 1.2.1 CO_2分压监测在COPD患者中的应用21
• 1.2.2 二氧化碳监测在非全麻甲状腺手术中的应用21
• 1.2.3 二氧化碳监测在急诊气管插管病人中的应用21
• 1.2.4 二氧化碳监测在CPR中的应用21
• 1.2.5 其他临床应用21-22
• 1.3 二氧化碳含量检测方法22-24
• 1.3.1 拉曼光谱法检测CO_2含量22-23
• 1.3.2 红外光谱法测量CO_2含量23
• 1.3.3 紫外可见光谱法检测CO_2含量23-24
• 1.4 二氧化碳含量检测传感器的种类24-26
• 1.4.1 红外CO_2传感24
• 1.4.2 电化学CO_2传感器24-25
• 1.4.3 荧光CO_2传感器25-26
• 1.4.4 比色CO_2传感器26
• 1.5 比色式二氧化碳变色薄膜的研究进展26-30
• 1.5.1 单指示剂薄膜27
• 1.5.2 多指示剂薄膜27
• 1.5.3 纳米结构膜27-29
• 1.5.4 聚硅氧烷薄膜29-30
• 1.6 本课题研究的目的意义与内容30-32
• 1.6.1 本课题研究的目的意义30-31
• 1.6.2 本课题主要研究内容31-32
• 第二章 二氧化碳指示剂变色薄膜的物料组成32-44
• 2.1 前言32
• 2.2 实验材料与仪器32
• 2.2.1 实验材料32
• 2.2.2 实验仪器32
• 2.3 实验方法32-35
• 2.3.1 二氧化碳指示剂变色薄膜的制备工艺流程32-33
• 2.3.2 二氧化碳指示剂变色薄膜的变色效果测定方法33
• 2.3.3 二氧化碳指示剂变色薄膜的敏感度测定方法33-34
• 2.3.4 二氧化碳指示剂变色薄膜的变色速度测定方法34
• 2.3.5 二氧化碳指示剂变色薄膜的重复性测定方法34
• 2.3.6 MCP指示剂变色薄膜的组成配比优化34
• 2.3.7 TB指示剂变色薄膜正交实验设计34-35
• 2.3.8 TBP添加量的优化35
• 2.4 实验结果与讨论35-43
• 2.4.1 MCP指示剂变色薄膜的组成配比优化35-37
• 2.4.2 TB指示剂变色薄膜组成配比的L_(14)(4~5)正交试验结果37-38
• 2.4.3 两种指示剂变色薄膜响应变色能力观察38-39
• 2.4.4 两种指示剂变色薄膜敏感度比较结果39-40
• 2.4.5 两种指示剂变色薄膜变色速度比较结果40-42
• 2.4.6 两种指示剂变色薄膜的重复性比较结果42-43
• 2.5 本章小结43-44
• 第三章 二氧化碳指示剂变色薄膜的制备工艺研究44-54
• 3.1 前言44
• 3.2 实验材料与仪器44
• 3.2.1 实验材料44
• 3.2.2 实验仪器44
• 3.3 试验方法44-46
• 3.3.1 CO_2指示剂变色薄膜的制备工艺44
• 3.3.2 物料混合时间的研究方法44
• 3.3.3 成膜方法的研究44-45
• 3.3.4 干燥条件的研究方法45
• 3.3.5 保存条件的研究方法45-46
• 3.4 实验结果与讨论46-53
• 3.4.1 物料混合时间的选择46-47
• 3.4.2 成膜方法的选择47
• 3.4.3 干燥方法的研究47-50
• 3.4.4 保存条件研究50-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 二氧化碳指示剂变色薄膜的表征方法54-62
• 4.1 引言54
• 4.2 实验材料与仪器54-55
• 4.2.1 实验材料54
• 4.2.2 实验仪器54-55
• 4.3 实验方法55-56
• 4.3.1 气体导气装置设计55
• 4.3.2 不同含量的CO_2气体中变色薄膜的颜色观察55
• 4.3.3 CO_2含量不同的气体中薄膜的紫外可见波谱扫描55
• 4.3.4 不同颜色下薄膜吸光度的测定55
• 4.3.5 吸光度与变色薄膜敏感度的关系研究方法55
• 4.3.6 变色薄膜变色速度的测定方法55-56
• 4.3.7 变色薄膜变色重复性的测定方法56
• 4.4 实验结果与讨论56-61
• 4.4.1 CO_2含量不同的气体中薄膜的紫外可见波谱扫描56-57
• 4.4.2 变色薄膜颜色变化与吸光度的关系57-58
• 4.4.3 变色薄膜吸光度与敏感度的关系58-59
• 4.4.4 紫外可见光谱与秒表读数变色速度测定方法比较59-60
• 4.4.5 变色薄膜重复性测定60-61
• 4.5 小结61-62
• 第五章 二氧化碳指示剂变色薄膜的变色性能研究62-72
• 5.1 引言62
• 5.2 实验材料和仪器62
• 5.2.1 实验材料62
• 5.2.2 实验仪器62
• 5.3 实验方法62
• 5.3.1 二氧化碳指示剂变色薄膜的敏感度的表征方法62
• 5.3.2 二氧化碳指示剂变色薄膜的变色速度的表征方法62
• 5.4 实验结果与讨论62-70
• 5.4.1 二氧化碳指示剂变色薄膜的敏感度影响因素62-67
• 5.4.2 二氧化碳指示剂变色薄膜响应和恢复时间的影响因素67-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第六章 二氧化碳变色指示剂薄膜的变色原理探究72-80
• 6.1 前言72
• 6.2 实验材料和仪器72
• 6.2.1 实验材料72
• 6.2.2 实验仪器72
• 6.3 实验方法72-73
• 6.3.1 指示剂在薄膜中的存在形式影响薄膜变色的原理探究方法72
• 6.3.2 干燥温度影响薄膜变色性能的原理探究方法72
• 6.3.3 薄膜的结构影响薄膜变色性能的原理探究方法72-73
• 6.3.4 乙基纤维素晶型对变色速度影响的原理探究方法73
• 6.3.5 有机硅对薄膜变色速度影响的原理探究方法73
• 6.4 实验结果与讨论73-79
• 6.4.1 指示剂在薄膜中的存在形式对薄膜变色性能的影响原理73-74
• 6.4.2 干燥温度对薄膜变色性能的影响原理74-75
• 6.4.3 薄膜的结构对薄膜的变色性能的影响原理75-77
• 6.4.4 乙基纤维素晶型对变色速度影响的原理77-78
• 6.4.5 有机硅对变色薄膜变色速度的影响原理78-79
• 6.5 本章小结79-80
• 第七章 结论与建议80-82
• 7.1 结论80
• 7.2 建议80-82
• 参考文献82-86
• 附录86-98
• 致谢98-100
• 研究成果及发表的学术论文100-102
• 作者简介102-104
• 导师简介104-105
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书105-106

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