CN104789355A - 一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊及其制备方法 - Google Patents

一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊及其制备方法，由以下部分组成：油相部分，香精10.0％～30.0％，二异氰酸酯2.5％～4.5％；水相部分，去离子水50.0％～65.0％，乳化剂1.0～4.0％，大分子多胺0.5％～2.5％，全组分质量分数之和为100％。制备方法如下：首先分别制备水相和油相，再将两相混合经高速剪切形成乳液，将乳液置于水浴锅中恒温，同时加入大分子多胺，即得。本发明中大分子多胺中未参加反应的氨基基团可以使微胶囊表面带有正电荷，可大大提高微胶囊产品与纺织品、皮肤、毛发等间的吸附力，本发明在纺织服装、护肤品、洗涤用品等领域有着广泛的应用前景。

Description

一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊及其制备方法
技术领域
本发明属于香精微胶囊领域，特别涉及一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊及其制备方法。
背景技术
近些年来，人们对加香产品的需求日益扩大，因而香精在纺织﹑化妆品﹑食品饮料﹑烟草﹑洗涤用品等诸多领域都得到了广泛的应用。对于加香产品来说，香精的香气或香味，是加香产品的灵魂，然而香精中的大部分组成具有很强的挥发性，对光、热、氧敏感，易与其他组分反应等缺点，这些缺点很容易导致香型失真，为了解决这些问题，香精微胶囊应运而生。香精微胶囊化的主要作用有以下几点：(1)减少敏感性物质和外界环境的接触，从而防止变质和损失；(2)防止有效成分的挥发，减少香味的损失；(3)缓释作用，使微胶囊所囊的芯材物可即刻释放，也可经过一定时间逐渐地释放出来；(4)改善物质的物理性质，将液体香精香料变成固体粉末，方便于应用。
香精微胶囊优点众多，因此近些年来出现许多关于香精微胶囊化研究的报道，从近些年来关于香精微胶囊的文献专利可以得出，香精微胶囊的主要合成方法主要有β-环糊精芳香微胶囊﹑聚脲/聚氨酯香精微胶囊﹑明胶-阿拉伯树胶芳香微胶囊﹑蜜胺树脂芳香微胶囊。聚脲/聚氨酯香精微胶囊相比于β-环糊精芳香微胶囊来说，胶囊形貌更为规整，为均一球形，粒径可控且分布更为均匀。相比于明胶-阿拉伯树胶芳香微胶囊﹑蜜胺树脂芳香微胶囊来说，聚脲/聚氨酯香精微胶囊体系中不含甲醛，更加绿色环保。
有关微胶囊的报道众多，但关于表面带电荷的微胶囊尚未发现有关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊及其制备方法，该香精微胶囊表面带有正电荷，且所带电荷量可以通过水溶性单体大分子多胺的量进行控制，这一特点使得聚脲外壳香精微胶囊具有较好的水溶性，也增强了微胶囊与纺织面料、皮肤、毛发间的附着力。
本发明的一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊，所述香精微胶囊的原料由以下组分组成：
油相组分的质量百分比：
香精       10.0％～40.0％；
二异氰酸酯   1.0％～4.0％；
水相组分的质量百分比：
乳化剂      0.5％～10.0％；
大分子多胺   0.5％～3.0％；
去离子水   50.0％～70.0％；
全组分质量百分比之和为100％。
所述香精为薄荷素油，一种不溶于水的液体香精。
所述二异氰酸酯为异弗尔酮二异氰酸酯IPDI。
所述乳化剂为阿拉伯树胶。
所述大分子多胺为聚乙烯亚胺PEI。
本发明的一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊的制备方法，包括：
(1)在80℃下配制质量百分比为1.0％～15.0％的乳化剂水溶液；将5.0～30.0g乳化剂水溶液和10.0～40.0g去离子水混合，搅拌均匀，制得水相；
(2)将5.0～20.0g香精和0.5～2.0g二异氰酸酯混合，搅拌均匀，制得油相；
(3)取0.1～1.0g大分子多胺，用去离子水稀释，搅拌均匀，制得大分子多胺溶液；
(4)将水相和油相在20～35℃下保温3～5min，然后混合，剪切，形成水包油型乳液；
(5)向水包油型乳液中滴加大分子多胺溶液，在30～40℃下恒温反应30～60min，再在50～60℃下恒温反应1.5h～3.0h，即得表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊。
所述步骤(3)中的稀释倍数为10～20倍。
所述步骤(4)中的剪切时间为3～10min，剪切速率为5000～10000rpm。
本发明以二异氰酸酯与大分子多胺发生聚加成反应形成聚脲外壳，以香精作为芯材，利用界面聚合法制备表面带有电荷的香精微胶囊。其中水相是水溶性乳化剂水溶液、大分子胺以及去离子水，油相是二异氰酸酯和香精的均匀混合物。水相、油相混合后经高速剪切形成乳液，二异氰酸酯与大分子多胺在水油界面上发生聚加成反应形成聚脲外壳，将香精包覆在其中。
所应用的界面聚合法原理如下：
界面聚合法定义如下：将两种或两种以上亲疏水性不同的壁材反应单体分别溶于水相与油相当中，单体间在水油两相界面上发生聚加成反应，将芯材包覆其中的方法。这种方法研究较为纯熟，反应速度快﹑条件温和，所制备的微胶囊形状为规整球形，粒径较为均一。
二异氰酸酯与大分子多胺的反应机理如下所示，胺中的-NH2与二异氰酸酯中的-NCO发生聚合反应扩链形成聚脲长链，形成的聚脲长链中的-NHCONH-可以与-NCO进行交联从而形成网络状聚合物，最终得到聚脲外壳。
本发明所使用的二异氰酸酯与大分子多胺分别为异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)﹑聚乙烯亚胺(PEI)，其结构如下：
异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)
聚乙烯亚胺(PEI)
有益效果
(1)本发明是以二异氰酸酯和大分子多胺为壁材单体，以薄荷素油为囊芯，利用界面聚合法原理制备出了聚脲外壳香精微胶囊。薄荷素油本身具有较强的挥发性，通过微胶囊化处理之后可以减缓有效成分的挥发以减少香味损失，同时也避免了薄荷素油直接与外界物质接触，有效防止了精油的变质和损失，大大提高了其贮藏稳定性。
(2)本发明选择了聚乙烯亚胺(PEI)作为壁材水溶性单体，聚乙烯亚胺中部分氨基与二异氰酸酯反应形成囊壁，分子中剩余未反应的氨基基团则可以使微胶囊表面带有正电荷，大大增强了微胶囊的水溶性，以及在纺织面料﹑皮肤毛发上的附着力。
(3)本发明使用聚脲作为微胶囊壁材，有效避免了微胶囊中含有游离甲醛的问题，且本发明使用异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)作为油溶性单体，与传统的使用脂肪族类异氰酸酯作为油溶性单体的聚脲微胶囊相比，体系中不会因水解而产生有毒物质苯胺。
(4)本发明的制备方法简单，条件温和，易于控制。所制备出的香精微胶囊平均粒径较小，粒径分布较为均匀，具有热稳定性好﹑缓释效果好等优点。本发明所制备的表面带有电荷的聚脲香精微胶囊对于香精微胶囊的应用有着很大的促进作用，特别是在纺织服装、护肤品、洗涤用品等领域。
附图说明
图1是本发明实施例1的香精微胶囊的粒径分布图；
图2是本发明实施例2的香精微胶囊的粒径分布图；
图3是本发明实施例1的香精微胶囊扫描电子显微镜照片图；
图4是本发明实施例2的香精微胶囊扫描电子显微镜照片图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)水相的配制
称取10g阿拉伯树胶粉末于烧杯中，加入去离子水90g，在磁力搅拌器作用下搅拌2h，使阿拉伯树胶完全溶解，制成10wt％的阿拉伯树胶溶液，备用。在100ml烧杯中加入10.0g 10％阿拉伯树胶水溶液，再加去离子水13.7g，用滴管搅拌均匀，制得水相；
(2)油相的配制
称取1.3g异弗尔酮二异氰酸酯于100ml烧杯中，再加入15g薄荷素油，置于磁力搅拌器上搅拌10min使其完全互溶，制得油相；
(3)乳液的制备
将油相加入到水相中，水﹑油两相混合液在高速均质机6600rpm作用下高速剪切3min，形成均匀水包油乳液；
(4)微胶囊的制备
将所得乳液置于水浴锅中，以1000rpm均匀搅拌，同时称取0.5g聚乙烯亚胺于50ml烧杯中，加入9.5g去离子水稀释，搅拌均匀后用滴管缓慢向乳液中滴加，在35℃下恒温30min，再在55℃下恒温2h，既得表面带有正电荷的聚脲香精微胶囊糊浆。
光学显微镜和扫描电子显微镜观察微胶囊的形貌为球形；激光粒度分析仪分析微胶囊的粒径为0.04～20.7μm，平均粒径为5.530μm。
实施例2
(1)水相的配制
称取10g阿拉伯树胶粉末于烧杯中，加入去离子水90g，在磁力搅拌器作用下搅拌2h，使阿拉伯树胶完全溶解，制成10wt％的阿拉伯树胶溶液，备用。在100ml烧杯中加入10.0g 10％阿拉伯树胶水溶液，再加去离子水15.75g，用滴管搅拌均匀，制得水相；
(2)油相的配制
称取1.6g异弗尔酮二异氰酸酯于100ml烧杯中，再加入10g薄荷素油，置于磁力搅拌器上搅拌10min使其完全互溶，制得油相；
(3)乳液的制备
将油相加入到水相中，水﹑油两相混合液在高速均质机6600rpm作用下高速剪切3min，形成初步水包油乳液，再将此乳液置于超声波细胞粉碎机中进行超声处理10min，超声功率为50％(总功率为900W)，超声3s间隔3s，得到均匀稳定的o/w细乳液；
(4)微胶囊的制备
将所得乳液置于水浴锅中，以1000rpm均匀搅拌，同时称取2.13g聚乙烯亚胺于50ml烧杯中，加入8.52g去离子水稀释，搅拌均匀后用滴管缓慢向乳液中滴加，在35℃下恒温30min，再在55℃下恒温2h，既得表面带有正电荷的聚脲香精微胶囊糊浆。
光学显微镜和扫描电子显微镜观察微胶囊的形貌为球形；激光粒度分析仪分析微胶囊的粒径为0.8～6.7μm，平均粒径为2.989μm。

Claims (8)

1.一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊，其特征在于：所述香精微胶囊的原料由以下组分组成：
油相组分的质量百分比：
香精        10.0％～40.0％；
二异氰酸酯  1.0％～4.0％；
水相组分的质量百分比：
乳化剂      0.5％～10.0％；
大分子多胺  0.5％～3.0％；
去离子水    50.0％～70.0％；
全组分质量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊，其特征在于：所述香精为薄荷素油。
3.根据权利要求1所述的一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊，其特征在于：所述二异氰酸酯为异弗尔酮二异氰酸酯IPDI。
4.根据权利要求1所述的一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊，其特征在于：所述乳化剂为阿拉伯树胶。
5.根据权利要求1所述的一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊，其特征在于：所述大分子多胺为聚乙烯亚胺PEI。
6.一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊的制备方法，包括：
(1)在80℃下配制质量百分比为1.0％～15.0％的乳化剂水溶液；将5.0～30.0g乳化剂水溶液和10.0～40.0g去离子水混合，搅拌均匀，制得水相；
(2)将5.0～20.0g香精和0.5～2.0g二异氰酸酯混合，搅拌均匀，制得油相；
(3)取0.1～1.0g大分子多胺，用去离子水稀释，搅拌均匀，制得大分子多胺溶液；
(4)将水相和油相在20～35℃下保温3～5min，然后混合，剪切，形成水包油型乳液；
(5)向水包油型乳液中滴加大分子多胺溶液，在30～40℃下恒温反应30～60min，再在50～60℃下恒温反应1.5h～3.0h，即得表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊。
7.根据权利要求6所述的一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的稀释倍数为10～20倍。
8.根据权利要求6所述的一种表面带有正电荷的聚脲外壳香精微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中的剪切时间为3～10min，剪切速率为5000～10000rpm。
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