CN105854745B - 一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其包括以下步骤：1）将聚合物加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到聚合物溶液，再加入芯材，搅拌混合均匀，得到混合溶液；2）将助胶体保护剂加入水中，搅拌混合均匀，边搅拌边加入步骤1）的混合溶液，升温使有机溶剂完全挥发，得到聚合物预包覆芯材的微胶囊；3）加入壁材，搅拌，充分熟化，得到微胶囊。本发明的方法通用性好，简便、快捷、经济，可广泛运用于新型微胶囊的制备领域；本发明的微胶囊尺寸和结构可调，还能进行表面功能化改性和修饰，性能优异，经济实用。

Description

一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法

技术领域

本发明涉及一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法。

背景技术

微胶囊技术已被广泛应用于日用化学品、食品工业、生物医学、高分子材料助剂等领域。根据不同的需要，人们利用该技术能够保护被包覆物质不受外界环境影响、提高物质稳定性、屏蔽气味、可控释放等优点，通过天然、合成或半合成高分子材料将目标物质进行有效包覆。因此，微胶囊技术在近些年来得到迅猛发展，成为许多行业领域中一种有效的商品化方法。

微胶囊产品的制备方法包括化学法、物理化学法和物理法。在制备的过程中，如何使壁材有效地在被包覆物质表面发生反应形成胶囊，提高目标物质的包封效果，这是制备微胶囊需要解决的关键问题。此外，在制备微胶囊时大部分微胶囊以悬浮液的形式存在，其粒径范围主要集中在1～500微米间，很容易发生聚并，从而导致微胶囊结块，对后期产品的运用产生影响。因此，在制备过程中必须保证微胶囊颗粒间具有良好的分散性并对微胶囊芯材物质进行有效包覆。为了防止微胶囊化过程中胶囊颗粒间发生聚并，同时提高包封效果，反应体系中经常加入分散剂或稳定剂作为微胶囊保护胶体。为确保微胶囊的包封效果以及稳定性，通常采用无机分散剂、天然高分子、改性天然高分子或者合成高分子作为微胶囊保护胶体。

自美国NCR采用羧酸类高分子作为保护胶体对制备脲醛树脂微胶囊做出重大改性后，许多研究者和企业选用乙烯基、马来酸酐等高分子共聚物或复配分散剂作为微胶囊的保护胶体。公开号为CN103741496A的中国专利公开了一种采用非离子表面活性剂和双亲性高分子制备成复合分散剂，以香精油为芯材，密胺树脂为壁材，通过界面聚合法制备香精微胶囊的方法。该方法有效地将密胺树脂迁移到芯材表面进行聚合反应，提高了微胶囊的包封效果。公开号为CN104624127A的中国专利则是采用配制合适比例的聚乙烯醇和明胶作为复合保护胶体制备微胶囊。

上述专利所采用的方法虽然能够起到良好分散微胶囊颗粒、防止颗粒聚并的作用，但它们只能针对某一种或某一类芯材物质进行有效分散，而在包覆其他不同性质的芯材物质时，无法合理连接芯材和壁材，无法达到有效包封和稳定储存的目的，使用范围十分有限。此外，一般的保护胶体无法根据需求调节微胶囊的囊壁强度。到目前为止，还没有报道过一种既能够有效分散微胶囊颗粒，合理桥接各种不同性质的待包覆微胶囊芯材和壁材，还可以控制聚合物预涂层厚度，实现微胶囊壁材力学性能可调的通用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法。

本发明的另一目的在于提供一种微胶囊。

本发明所采取的技术方案是：

一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，包括以下步骤：

1)将聚合物加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到聚合物溶液，再加入芯材，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2)将助胶体保护剂加入水中，搅拌混合均匀，边搅拌边加入步骤1）的混合溶液，升温使有机溶剂完全挥发，得到聚合物预包覆芯材的微胶囊；

3)加入壁材，搅拌，充分熟化，得到微胶囊。

所述芯材、聚合物、壁材的质量比为1：（0.2～1）：（0.5～3）。

步骤1）所述聚合物溶液中聚合物的质量分数为5～20%。

步骤2）所述助胶体保护剂的质量为水的质量的0.5～3.0%。

所述聚合物由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、马来酸酐、对乙烯苯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、醋酸乙烯、丙烯酸异辛酯中的至少一种聚合得到。

所述芯材为玫瑰精油、丁香油、广藿油、双环戊二烯、石蜡中的至少一种。

所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、四氢呋喃中的至少一种。

所述助胶体保护剂为十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、阿拉伯胶、甲基纤维素中的至少一种。

所述壁材为海藻酸钠、聚苯乙烯、脲醛树脂、酚醛树脂、密胺树脂中的至少一种。

本发明的有益效果是：

1）本发明的方法通用性好，简便、快捷、经济，可用于包覆各种性质的芯材，根据不同行业领域的需求，可以选用具有不同结构组成的聚合物，有效桥接待包覆微胶囊芯材和壁材，并将该聚合物作为保护胶体有效分散微胶囊颗粒，克服了目前微胶囊制备过程中常用保护胶体只适用于某一种芯材物质或某一类芯材物质的缺点；

2）本发明的方法可以根据实际需求进行聚合物分子量及用量调节，制备聚合物预涂层厚度和囊壁力学性能可调的微胶囊；

3）本发明的方法可以通过对聚合物进行改性，添加功能性官能团，因此可以实现对微胶囊表面的功能化改性和修饰，可广泛运用于新型微胶囊的制备领域；

4）本发明的微胶囊尺寸和结构可调，还能进行表面功能化改性和修饰，性能优异，经济实用。

附图说明

图1为实施例3的微胶囊的SEM图像。

具体实施方式

一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，包括以下步骤：

1)将聚合物加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到聚合物溶液，再加入芯材，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2)将助胶体保护剂加入水中，搅拌混合均匀，边搅拌边加入步骤1）的混合溶液，升温使有机溶剂完全挥发，得到聚合物预包覆芯材的微胶囊；

3)加入壁材，搅拌，充分熟化，得到微胶囊。

优选的，一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，包括以下步骤：

1)将聚合物加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到聚合物溶液，再加入芯材，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2)将助胶体保护剂加入水中，搅拌混合均匀，边搅拌边加入步骤1）的混合溶液，再以0.5～5℃/min的速率升温，温度高于溶剂沸点10～15℃时停止升温，保温20～40min，得到聚合物预包覆芯材的微胶囊；

3)加入壁材，搅拌，60～70℃熟化3～5h，得到微胶囊。

优选的，所述芯材、聚合物、壁材的质量比为1：（0.2～1）：（0.5～3）。

优选的，步骤1）所述聚合物溶液中聚合物的质量分数为5～20%。

优选的，步骤2）所述助胶体保护剂的质量为水的质量的0.5～3.0%。

优选的，步骤1）和2）中进行搅拌时搅拌机的转速为500～3000rpm。

优选的，步骤3）中进行搅拌时搅拌机的转速为300～1500rpm。

优选的，所述聚合物由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、马来酸酐、对乙烯苯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、醋酸乙烯、丙烯酸异辛酯中的至少一种通过均聚或共聚得到。

优选的，所述芯材为玫瑰精油、丁香油、广藿油、双环戊二烯、石蜡中的至少一种。

优选的，所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、四氢呋喃中的至少一种。

优选的，所述助胶体保护剂为十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、阿拉伯胶、甲基纤维素中的至少一种。

优选的，所述壁材为海藻酸钠、聚苯乙烯、脲醛树脂、酚醛树脂、密胺树脂中的至少一种。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1：

1）将1.0g聚甲基丙烯酸甲酯和20.0g二氯甲烷加入烧杯，搅拌混合均匀，得到质量百分比为5%的聚甲基丙烯酸甲酯二氯甲烷溶液，加入1.0g玫瑰精油，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2）向带有加热装置和搅拌器的反应器中，加入100.0g蒸馏水和0.5g聚乙烯醇（1788），加热搅拌至聚乙烯醇完全溶解后，将体系温度降至室温。然后加入步骤1）的混合溶液，维持搅拌转速500rpm，以5.0℃/min的速率升温使二氯甲烷缓慢挥发，当温度达到50.0℃时，停止升温并保温30min，得到聚甲基丙烯酸甲酯预包覆玫瑰精油的微胶囊；

3）将反应体系温度降至室温，加入0.5g明胶，在300rpm的转速下进行搅拌，于65℃水浴熟化4h，得到聚甲基丙烯酸甲酯高分子层桥接玫瑰精油和明胶的微胶囊。该微胶囊分散性好，机械性能高。

实施例2：

1）将5.0g聚丙烯酰胺和50.0g二氯甲烷加入烧杯，搅拌混合均匀，得到质量百分比为10%的聚丙烯酰胺二氯甲烷溶液，加入10.0g丁香油，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2）向带有加热装置和搅拌器的反应器中，加入300.0g蒸馏水和4.5g十二烷基磺酸钠，加热搅拌至十二烷基磺酸钠完全溶解后，将体系温度降至室温，然后加入步骤1）的混合溶液，维持搅拌机转速1000rpm，以3.0℃/min的速率升温使二氯甲烷缓慢挥发，当温度达到50.0℃时，停止升温并保温20min，得到聚丙烯酰胺预包覆丁香油的微胶囊；

3）将反应体系温度降至室温，加入10g聚苯乙烯，在800rpm的转速下进行搅拌，于60℃水浴熟化5h，得到聚丙烯酰胺高分子层桥接丁香油和聚苯乙烯的微胶囊。该微胶囊分散性好，机械性能高。

实施例3：

1）将8.0g聚丙烯酸丁酯-丙烯酸和40.0g三氯甲烷加入烧杯，搅拌混合均匀，得到质量百分比为20%的聚丙烯酸丁酯-丙烯酸三氯甲烷溶液，加入24.0g广藿油，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2）向带有加热装置和搅拌器的反应器中，加入500.0g蒸馏水和15.0g聚乙烯吡咯酮，加热搅拌至聚乙烯吡咯酮完全溶解后，将体系温度降至室温，然后加入步骤1）的混合溶液，维持搅拌机转速3000rpm，以2.0℃/min的速率升温使三氯甲烷缓慢挥发，当温度达到72.0℃时，停止升温并保温40min，得到聚丙烯酸丁酯-丙烯酸预包覆广藿油的微胶囊；

3）将反应体系温度降至室温，加入30g脲醛树脂，在1000rpm的转速下进行搅拌，于70℃水浴熟化3h，得到表面光滑，球形饱满的聚丙烯酸丁酯-丙烯酸高分子层桥接广藿油和脲醛树脂的微胶囊，其SEM图如图1所示。

实施例4：

1）将10.0g聚丙烯酸丁酯和100.0g四氢呋喃加入烧杯，搅拌混合均匀，得到质量百分比为10%的聚丙烯酸丁酯四氢呋喃溶液，加入40.0g双环戊二烯，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2）向带有加热装置和搅拌器的反应器中，加入700.0g蒸馏水和14.0g阿拉伯胶，加热搅拌至阿拉伯胶完全溶解后，将体系温度降至室温，然后加入步骤1）的混合溶液，维持搅拌机转速1500rpm，以0.5℃/min的速率升温使四氢呋喃缓慢挥发，当温度达到76.0℃时，停止升温并保温30min，得到聚丙烯酸丁酯预包覆双环戊二烯的微胶囊；

3）将反应体系温度降至室温，加入120g酚醛树脂，在800rpm的转速下进行搅拌，于65℃水浴熟化4h，得到聚丙烯酸丁酯高分子层桥接双环戊二烯和酚醛树脂的微胶囊。

实施例5：

1）将12.0g聚丙烯酸羟乙酯和120.0g石油醚加入烧杯，搅拌混合均匀，得到质量百分比为10%的聚丙烯酸羟乙酯石油醚溶液，加入60.0g石蜡，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2）向带有加热装置和搅拌器的反应器中，加入700.0g蒸馏水和7.0g甲基纤维素，加热搅拌至甲基纤维素完全溶解后，将体系温度降至室温，然后加入步骤1）的混合溶液，维持搅拌机转速2000rpm，以1℃/min的速率升温使石油醚缓慢挥发，当温度达到86.0℃时，停止升温并保温30min，得到聚丙烯酸羟乙酯预包覆石蜡的微胶囊；

3）将反应体系温度降至室温，加入180g密胺树脂，在600rpm的转速下进行搅拌，于65℃水浴熟化4h，得到聚丙烯酸羟乙酯高分子层桥接石蜡和密胺树脂的微胶囊。该微胶囊表面光滑、分散性好且囊壁具有一定弹性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将聚合物加入到有机溶剂中，搅拌混合均匀，得到聚合物溶液，再加入芯材，搅拌混合均匀，得到混合溶液；

2)将助胶体保护剂加入水中，搅拌混合均匀，边搅拌边加入步骤1）的混合溶液，升温使有机溶剂完全挥发，得到聚合物预包覆芯材的微胶囊；

3)加入壁材，搅拌，充分熟化，得到微胶囊。

2.根据权利要求1所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：所述芯材、聚合物、壁材的质量比为1：（0.2～1）：（0.5～3）。

3.根据权利要求1或2所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：步骤1）所述聚合物溶液中聚合物的质量分数为5～20%。

4.根据权利要求3所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：步骤2）所述助胶体保护剂的质量为水的质量的0.5～3.0%。

5.根据权利要求4所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：所述聚合物由甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺、马来酸酐、对乙烯苯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、醋酸乙烯、丙烯酸异辛酯中的至少一种聚合得到。

6.根据权利要求5所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：所述芯材为玫瑰精油、丁香油、广藿油、双环戊二烯、石蜡中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、四氢呋喃中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：所述助胶体保护剂为十二烷基磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、阿拉伯胶、甲基纤维素中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法，其特征在于：所述壁材为海藻酸钠、聚苯乙烯、脲醛树脂、酚醛树脂、密胺树脂中的至少一种。

10.权利要求9所述的一种通过聚合物预包覆制备微胶囊的方法制备的微胶囊。