CN109964930A - 一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊及其制备方法，该微胶囊以相变材料与防蚊酯的共熔体为芯材，水性聚氨酯为壳层，通过乳化‑高温喷雾干燥方法制得；该相变微胶囊粒径小、热稳定性好，能经受高温热定型处理，相变材料封闭剂的加入显著增强了缓释的长效性，可以将该微胶囊用于防蚊虫纺织品或建材领域。本发明基于乳化‑喷雾技术，整个过程不用反应单体，工艺安全简单，环保。

Description

一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊及其制备方法

技术领域

本发明属于一种缓释防蚊虫材料的开发及其制备领域，具体涉及了一种基于相变温控缓释的防蚊虫微胶囊及其制备方法。

背景技术

防蚊虫微胶囊是当前功能纺织整理剂领域研究的热点，它广泛应用于纺织行业，具有明显的防蚊虫效果。其不仅可以保护人体免遭蚊虫叮咬，还能够克服传统驱杀蚊剂的缺点，避免有效成分与人体的直接接触，且有更优异的稳定性和持久性。经过长时间的生产实践证明，防蚊微胶囊具有良好的防蚊虫效果，对人体无毒、无害。

车迪、陈英采用界面聚合法，以异氰酸酯TDI与多胺DETA反应制备具有缓释性微胶囊应用于蚊帐的长效防蚊整理。杨陈利用青蒿挥发油作为防蚊芯材，制备出不同芯壁体积比的青蒿挥发油微胶囊，并对粘胶纤维面料进行防蚊整理。中国发明专利CN201711240310.0公开了一种防螨防蚊微胶囊整理剂及其制备方法，所述整理剂芯材由椰油和薰衣草精油组成，壁材由丝胶和壳聚糖组成。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊及其制备方法，选择相变温度在25-30℃左右的相变材料，作为基体与氯菊酯或除虫菊酯形成共熔体作为芯材，适当的聚合物作为壁材，通过乳化-喷雾干燥技术，以水性聚氨酯为壁材包覆防蚊酯和相变材料的共熔体制得长效缓释防蚊虫微胶囊。整个工艺环保、简单易行，所得防蚊虫微胶囊热稳定性好，能经受高温热定型处理，具有优异的缓释性能，可用于纺织品或建材领域，达到防蚊虫效果。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊，其特征在于：该微胶囊以相变材料和防蚊酯共熔体为芯材，聚氨酯为壁材。

优选后，所用的防蚊酯为除虫菊酯。

优选后，所用的相变材料为烷烃类石蜡或脂肪醇类。

优选后，所用的烷烃类石蜡为正十六烷、正十八烷或十二醇。

优选后，所用壁材为水性聚氨酯，水性聚氨酯为分子量为10000-50000，水性聚氨酯固含量在30-45％。

一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)芯材制备：将100份防蚊酯在35-50℃下溶解在30-50份相变材料中制成共熔体；

(2)混合乳化：在35-50℃下将100份上述芯材加入到300-500份水性聚氨酯中，再加入3-10份乳化剂和一定量的水，然后用高速分散机高速搅拌成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：通过高温喷雾装置在90-110℃下将上述乳液喷雾干燥，得到防蚊虫微胶囊粉末。

优选后，所用的乳化剂为离子型乳化剂。

优选后，所用的离子型乳化剂为十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基氯化铵。

优选后，所述步骤(2)中，搅拌速率为5000～25000r/min，搅拌时间为10-30min。

优选后，所述的搅拌速率为8000～15000r/min，进一步可优选为10000～25000r/min。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊及其制备方法，通过乳化-喷雾干燥技术，以水性聚氨酯为壁材包覆防蚊酯和相变材料的共熔体制得长效缓释防蚊虫微胶囊。整个工艺环保、简单易行，所得防蚊虫微胶囊热稳定性好，能经受高温热定型处理，具有优异的缓释性能，可用于纺织品或建材领域，达到防蚊虫效果。具体表现为以下几点：

1、本发明基于蚊虫一般在环境温度25℃以上活跃并具有攻击性，针对蚊虫的这一特点，提出加入相变材料实现防蚊酯在25℃之下减弱释放，高于25℃开始正常释放的温控功能，以进一步增强缓释的长效性。相变材料具有在一定温度下发生固-液相转变的特性，利用相变材料的这一特性，在防蚊虫微胶囊芯材中添一定量的能够与除虫酯形成共熔体的相变材料。在相变材料熔融温度以下，芯材中的固体相变材料可将除虫酯包住，实现自封闭，降低甚至停止其释放；当外界温度大于相变材料的熔点时，除虫酯可通过熔融的相变材料和具有微孔结构的囊壁释放出来。如此通过相变材料的融化和结晶实现一定的温控缓释，将大大增加防蚊虫微胶囊的长效性。

2、本发明所制备的相变温控缓释防蚊虫微胶囊与通过乳液聚合方法制备的相变微胶囊相比，具有更持久的缓释性能、热稳定性好，并且生产过程环保、无单体污染、工艺简单安全等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例1制备的相变温控缓释防蚊虫微胶囊的电子显微镜图；

图2为本发明实施例3制备的的相变温控缓释防蚊虫微胶囊热重分析结果图谱；

图3为本发明实施例4制备的相变温控缓释防蚊虫微胶囊处理后防蚊涤纶织物电子显微镜图。

其中，图2中两条曲线以圆形标点或矩形标点予以区分。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

(1)芯材制备：将100g防蚊酯在35℃下溶解在30g正十八烷中制成共熔体；

(2)混合乳化：在35℃下将130g上述芯材加入到300g固含量30％的水性聚氨酯中，再加入5g十二烷基硫酸钠和70毫升水，然后用高速分散机在15000r/min下高速搅拌15分钟成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：上述乳液通过高温喷雾装置在90℃下喷雾干燥，得到防蚊虫微胶囊粉末。

所得防蚊虫微胶囊粉末用电子显微镜观察，发现胶囊形貌为球状，粒径在3-5微米左右，见附图1。

实施例2

(1)芯材制备：将100g防蚊酯在50℃下溶解在50g正十二醇中制成共熔体；

(2)混合乳化：在50℃下将150g上述芯材加入到500g固含量40％的水性聚氨酯中，再加入10g十二烷基硫酸钠和150毫升水，然后用高速分散机在5000r/min下高速搅拌30分钟成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：上述乳液通过高温喷雾装置在110℃下喷雾干燥，得到防蚊虫微胶囊粉末。

实施例3

(1)芯材制备：将100g防蚊酯在40℃下溶解在40g正十二醇中制成共熔体；

(2)混合乳化：在40℃下将140g上述芯材加入到400g固含量35％的水性聚氨酯中，再加入8g十二烷基硫酸钠和160毫升水，然后用高速分散机在10000r/min下高速搅拌20分钟成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：上述乳液通过高温喷雾装置在100℃下喷雾干燥，得到防蚊虫微胶囊粉末。

热重分析测试表明，相对于纯的除虫菊酯，该相变微胶囊具有高的热稳定性，热挥发温度提高到200℃，见附图2。好的热稳定性能满足纺织品的热定型要求。

实施例4

本实施例可直接将防蚊虫微胶囊喷雾到涤纶织物上，直接制得防蚊虫织物。

(1)芯材制备：将100g防蚊酯在45℃下溶解在40g正十二醇中制成共熔体；

(2)混合乳化：在45℃下将140g上述芯材加入到300g固含量40％的水性聚氨酯中，再加入5g十二烷基硫酸钠和160毫升水，然后用高速分散机在8000r/min下高速搅拌30分钟成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：将一块涤纶织物放置在蒸汽箱中，通过高温喷雾装置在100℃下将上述乳液喷雾到织物上，干燥后生成的防蚊虫微胶囊附着在纤维上。

上述防蚊虫织物用电子显微镜观察，见附图3，可看到大量胶囊颗粒黏附在纤维表面，颗粒仍然呈球状，保持完好。

实施例5

本实施例可将制得的除蚊虫微胶囊分散在水中，然后经浸轧到织棉物上，烘干后制得防蚊虫棉织物。

(1)芯材制备：将100g防蚊酯在40℃下溶解在38g正十八烷中制成共熔体；

(2)混合乳化：在40℃下将138g上述芯材加入到450g固含量40％的水性聚氨酯中，再加入6g十二烷基硫酸钠和110毫升水，然后用高速分散机在12000r/min下高速搅拌25分钟成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：上述乳液通过高温喷雾装置在95℃下喷雾干燥，得到防蚊虫微胶囊粉末。将得到的粉末分散在水中，通过浸轧处理到棉织物上，烘干后得到防蚊虫棉织物。

实施例6

作为对比，本实施例中芯材不添加相变材料。

(1)芯材制备：将100g防蚊酯在30℃下溶解均匀；

(2)混合乳化：在30℃下将100g上述芯材加入到300g固含量35％的水性聚氨酯中，再加入5g十六烷基三甲基氯化铵和100毫升水，然后用高速分散机在10000r/min下高速搅拌20分钟成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：上述乳液通过高温喷雾装置在105℃下将喷雾干燥，得到防蚊虫微胶囊粉末。

针对目前防蚊虫产品对缓释长效性的需求，本发明所得相变温控缓释防蚊虫利用相变材料作为封闭剂，使防蚊酯在25℃以上温度下才能正常释放。大大提高了其缓释性能。将上述实施例3和6所制得的防蚊虫微胶囊进行了缓释效果测试。常温条件下放置，每隔30天测试其驱蚊效果，驱蚊效果以自制驱蚊实验装置测试，以驱除蚊子百分率评价。结果显示加与不加相变材料的防蚊虫微胶囊缓释性能差异较明显。如下表1所示：

表1实施例3和6加与不加相变材料防蚊虫微胶囊的长效性测试结果

由表1可知本发明的相变温控缓释防蚊虫微胶囊基于环境温度来调节缓释速率，显著提高了驱蚊的长效性。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊，其特征在于：该微胶囊以相变材料和防蚊酯共熔体为芯材，聚氨酯为壁材。

2.根据权利要求1所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊，其特征在于：所用的防蚊酯为除虫菊酯。

3.根据权利要求1所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊，其特征在于：所用的相变材料为烷烃类石蜡或脂肪醇类。

4.根据权利要求3所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊，其特征在于：所用的烷烃类石蜡为正十六烷、正十八烷或十二醇。

5.根据权利要求1所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊，其特征在于：所用壁材为水性聚氨酯，水性聚氨酯为分子量为10000-50000，水性聚氨酯固含量在30-45％。

6.如权利要求1所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)芯材制备：将100份防蚊酯在35-50℃下溶解在30-50份相变材料中制成共熔体；

(2)混合乳化：在35-50℃下将100份上述芯材加入到300-500份水性聚氨酯中，再加入3-10份乳化剂和一定量的水，然后用高速分散机高速搅拌成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：通过高温喷雾装置在90-110℃下将上述乳液喷雾干燥，得到防蚊虫微胶囊粉末。

7.根据权利要求6所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊的制备方法，其特征在于：所用的乳化剂为离子型乳化剂。

8.根据权利要求7所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊的制备方法，其特征在于：所用的离子型乳化剂为十二烷基硫酸钠或十六烷基三甲基氯化铵。

9.根据权利要求6所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，搅拌速率为5000～25000r/min，搅拌时间为10-30min。

10.根据权利要求9所述的一种基于相变温控缓释防蚊虫微胶囊的制备方法，其特征在于：所述的搅拌速率为10000～25000r/min。