CN111134121B - 一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊及其制备方法，包括具有抗紫外功能的囊壁和具有驱蚊功能的囊芯。本发明利用纳米二氧化钛和纳米氧化锌对不同波段紫外辐射吸收性能的优势互补，赋予微胶囊优异的紫外屏蔽性能，及由微胶囊的缓释作用，驱蚊剂可以长效地发挥防蚊功效。本发明制备的双功能微胶囊粒径均匀，兼具优异的抗紫外功能和驱蚊功能，在多功能夏季服用纺织品、户外纺织品和日用化学品领域中都具有良好的应用前景。

Description

一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊及其制备方法
技术领域
本发明属于功能性微胶囊及其制备方法领域，特别涉及一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊及其制备方法。
背景技术
夏季，蚊虫叮咬给人类带来了极大的困扰，一方面蚊虫会打扰人的正常工作、生活和休息，另一方面蚊虫可能成为病原体的载体而威胁到人的健康。根据WHO的数据，2016年，在91个国家中大约存在2.16亿疟疾病例，比2015年增加了500万例，2016年的疟疾死亡总数达到44.5万例，与2015年的数字(44.6万例)基本一致。5岁以下儿童疟疾死亡人数已从2010年的44万下降至2016年的28.5万。但疟疾仍是5岁以下儿童的一大杀手，每两分钟就有一名儿童死于此病。因此，驱蚊的重要性便凸显出来。避蚊胺、驱蚊酯、拟除虫菊酯、埃卡瑞丁、柠檬桉叶油、香茅油和甲基壬基酮等驱蚊剂是夏季常用的驱蚊产品的主要有效成分，但是这些驱蚊剂的直接使用存在作用时间短、皮肤施用量大、可能性的透皮吸收等问题。利用微胶囊技术将驱蚊剂包覆之后，既不影响驱蚊剂的驱蚊效果，利用微胶囊控制释放的特点还可以起到延长驱避作用时间和减少透皮吸收等诸多作用。
适当的紫外线辐射有助于维生素D的生成，可预防佝偻病等骨骼疾病。但过量的紫外线照射则会造成对人体皮肤、眼睛和免疫系统的伤害。在北半球晴朗的夏季，一天中会有6个小时以上的紫外照射强度会超过2500μw/cm2，这相当于紫外线指数7-9级(高量级)的紫外辐射，若不加防护地暴露在户外阳光下，则会对人体造成严重的伤害。
服装是人们防备夏季蚊虫侵袭和过量紫外辐射的重要工具。但是，夏季服装面料比较轻薄，其对蚊虫和紫外线的屏蔽效果较差(如夏季的棉针织衫，其UPF通常低于10)，蚊虫的口器亦可以通过穿透面料而叮咬吸血。为了更有效地驱避蚊虫和抵抗紫外线的照射，夏季服装需要经过抗紫外整理和驱蚊整理，目前这两种功能的实现主要采用同浴或分浴浸轧两种不同功能的助剂(主要考虑到两种功能助剂的兼容性是否良好)的方法，加工流程相对复杂，成本相对较高。驱蚊抗紫外双功能微胶囊的制备将缩减此类双功能面料的加工工艺流程，降低生产成本。
对于驱蚊抗紫外双功能的微胶囊，在当前的技术中，有专利(如：CN110144734A)采用驱蚊剂和紫外吸收剂双芯材包覆的方式实现双功能的结合，但是这种直接将有机紫外吸收剂添加到芯材中的方式会降低另一种活性芯材(即：驱蚊芯材)的有效含量。通过对芯材和壁材进行不同的功能组合可以实现微胶囊的双功能性，同时不会影响活性芯材的有效载量。传统的微胶囊囊壁材料，如明胶-阿拉伯树胶、密胺树脂、脲醛树脂、聚脲树脂、二氧化硅、聚氨酯和聚丙烯酸酯等，仅具有保护活性芯材的作用，通过引入功能材料可以赋予微胶囊的囊壁材料以新的功能性，比如光催化、抗菌和磁性等。二氧化钛是一种具有抗菌、光催化和抗紫外多功能的无机材料，纳米状态的二氧化钛固定于微胶囊的囊壁上可以赋予其抗紫外功效，现有技术采用二氧化钛包覆相变材料，制备了具有光催化特性的相变微胶囊(如：CN106833539A和CN108300421A)。由于所制备的微胶囊粒径处于亚微米和微米级别，二氧化钛的抗紫外性能受到限制。另有研究人员将纳米二氧化钛改性后掺杂入微胶囊囊壁中获得了抗紫外功能的相变微胶囊(赵静等，太阳能材料和太阳能电池(Solar EnergyMaterials and Solar Cells)，2017，168：62-68)，但是纳米二氧化钛在UVA波段对紫外线的屏蔽作用较弱，单独应用二氧化钛不能有效屏蔽紫外线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊及其制备方法，克服现有技术中双功能囊芯材料之间互相影响且各功能有效含量降低的问题，本发明中通过将纳米氧化锌和二氧化钛结合构建了具有抗紫外效果的囊壁，并以之包覆具有驱蚊功效的囊芯制备了双功能微胶囊。
本发明提供一种双功能微胶囊，所述微胶囊包括囊壁和囊芯，其中囊壁包括：掺杂纳米二氧化钛和纳米氧化锌的高分子树脂；囊芯包括：合成驱蚊剂和/或天然驱蚊剂组合物。
所述掺杂的纳米二氧化钛为硅烷偶联剂修饰的纳米二氧化钛；纳米氧化锌为硅烷偶联剂修饰的纳米氧化锌；高分子树脂为经自由基聚合制备的聚甲基丙烯酸甲酯树脂。
所述合成驱蚊剂为驱蚊酯、埃卡瑞丁、甲基壬基酮、香叶醇中的一种或几种；天然驱蚊剂为柠檬桉叶油、香茅油中的一种或两种。
本发明的一种双功能微胶囊的制备方法，包括：
(1)将甲基丙烯酸甲酯、季戊四醇四丙烯酸酯、合成驱蚊剂、天然驱蚊剂和改性纳米二氧化钛、改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液，然后加入到乳化剂溶液中，乳化，得到水包油乳液；
(2)将上述水包油乳液中加入2,2-偶氮二异丁腈，升温到80-85℃，在氮气保护条件下，聚合反应4-5h，得到微胶囊悬浮液，洗涤，干燥，得到双功能微胶囊。
上述制备方法的优选方式如下：
所述步骤(1)中甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯的总质量与合成驱蚊剂和天然驱蚊剂的总质量的比例为1:1-1:3；改性纳米二氧化钛、改性纳米氧化锌的质量比为1:1；改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的总质量占甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯总质量的5％-10％；合成驱蚊剂与天然驱蚊剂的质量比为任意比。
所述步骤(1)中改性纳米二氧化钛、改性纳米氧化锌的制备具体为：纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入硅烷偶联剂的预分散液，在75℃的水浴中反应3h，清洗、过滤、冷冻干燥，分别得到改性纳米二氧化钛、改性纳米氧化锌。
所述纳米二氧化钛和纳米氧化锌的平均粒径均为20-40nm；硅烷偶联剂为KH570；硅烷偶联剂的预分散液为硅烷偶联剂加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液；硅烷偶联剂与纳米二氧化钛或纳米氧化锌的质量比为1:5。
所述步骤(1)中乳化剂溶液为：阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液；其中阿拉伯树胶的用量占驱蚊剂总质量的20％。
所述步骤(1)中乳化具体为：利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min。
本发明的一种所述方法制备的双功能微胶囊，所述双功能微胶囊呈球状，其平均粒径在5μm左右，耐热温度高于180℃。
本发明的一种所述双功能微胶囊的应用，如在多功能夏季服装和日用化学品领域的应用。
本发明所述的由抗紫外壁材和驱蚊芯材组成的双功能微胶囊是以掺杂纳米二氧化钛和纳米氧化锌的聚甲基丙烯酸甲酯树脂为囊壁，以合成驱蚊剂和天然驱蚊剂的组合物为囊芯，通过自由基聚合法制备得到的。为了消除无机纳米材料与高分子囊壁材料之间的界面效应，采用含有不饱和双键的硅烷偶联剂对纳米二氧化钛和纳米氧化锌进行修饰，在纳米颗粒表面形成具有一定厚度的多层有机硅氧烷的缩合物，增进了纳米颗粒在油相单体中的分散性，同时改性纳米颗粒表面所含有的不饱和双键可以参与囊壁单体的聚合反应，从而将纳米颗粒固定于囊壁中。纳米氧化锌在紫外屏蔽效果上可以与纳米二氧化钛形成互补优势，因为纳米氧化锌在UVB波段的抗紫外效果相对较弱，而在UVA波段却具有更高的屏蔽率。利用纳米二氧化钛和纳米氧化锌对UVA和UVB波段紫外线不同的吸收和反射作用可以赋予微胶囊囊壁以优异的紫外屏蔽功能，被包覆的驱蚊剂通过囊壁的微孔缓慢释放可以实现持久长效的驱蚊效果。
有益效果
(1)采用具有抗紫外功能的囊壁材料包覆含有驱蚊剂的囊芯，制备了一种既具有紫外屏蔽功能又具有驱蚊功能的复合微胶囊，这种复合功能微胶囊在多功能夏季服装和日用化学品领域拥有重要的应用价值；
(2)本发明合理利用并结合纳米二氧化钛和纳米氧化锌对不同波段紫外线的吸收性能，赋予微胶囊更优异的紫外屏蔽功能；
(3)本发明中采用驱蚊剂作为单一的活性芯材，有效地保证了复合功能微胶囊中驱蚊剂的实际载量；本发明的制备工艺简单易操作，所制备的双功能微胶囊粒径均匀，具有良好的耐热稳定性；
(4)本发明中被包覆的驱蚊剂通过囊壁的微孔缓慢释放可以实现持久长效的驱蚊效果。
附图说明
图1是实施例1中双功能微胶囊的扫描电子显微镜照片；
图2是实施例3中双功能微胶囊的扫描电子显微镜照片；
图3是实施例5中双功能微胶囊的扫描电子显微镜照片；
图4是实施例7中双功能微胶囊的粒径分布图；
图5是实施例8中双功能微胶囊的粒径分布图。
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。
甲基丙烯酸甲酯：分析纯，99％，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
季戊四醇四丙烯酸酯：80％，上海泰坦科技股份有限公司；
纳米二氧化钛：平均粒径21nm，型号是P25，晶型为混晶型，锐钛矿和金红石的重量比约为80/20，赢创特种化学(上海)有限公司；
纳米氧化锌：平均粒径30nm，上海超威纳米科技有限公司；
驱蚊酯：99％，南京百慕达生物科技有限公司；
埃卡瑞丁：97％，湖北兴恒康化工科技有限公司；
甲基壬基酮：99％，上海麦克林生化科技有限公司；
香叶醇：98％，上海麦克林生化科技有限公司；
柠檬桉叶油：97％，深圳市国鑫香精香料有限公司；
香茅油：99％，江西宝林天然香料有限公司；
阿拉伯树胶：医药级，上海麦克林生化科技有限公司；
偶氮二异丁腈：98％，上海麦克林生化科技有限公司；
硅烷偶联剂KH570：97％，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
实施例1
一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊的制备方法，具体步骤为：
步骤一：称取1g的硅烷偶联剂KH570加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液。称取5g的纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入预先制备的KH570的预分散液，之后在75℃的水浴中反应3h，最后经过清洗、过滤并冷冻干燥得到改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌。
步骤二：称取1g的阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液。称取3.5g的甲基丙烯酸甲酯、1.5g的季戊四醇四丙烯酸酯、2.5g的驱蚊酯、2.5g的香茅油和0.125g的改性纳米二氧化钛、0.125g的改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液。之后将之加入到乳化剂溶液中，利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min，得到均一的水包油乳液。
步骤三：将步骤二中的乳液转移到三口烧瓶中，加入0.15g的2,2-偶氮二异丁腈，随后升温到80℃在氮气吹扫保护条件下，聚合反应4h，得到微胶囊悬浮液，最后采用乙醇和去离子水清洗，经过冷冻干燥得到粉末状的抗紫外驱蚊双功能微胶囊。所得微胶囊的平均粒径约为4μm，耐热温度高于180℃，其中驱蚊剂的包载率为48.7％，通过包覆，驱蚊剂可以通过壁材缓慢释放，达到持久的驱蚊效果。
采用涂层法将所得双功能微胶囊应用于150g/m2的全棉梭织漂白布，其中涂层浆中微胶囊的浓度为4％。采用抗紫外透过性能测试仪(UV-2000F，上海罗中科技发展有限公司)测试涂层整理前后织物的紫外线防护系数(UPF)和织物对UVA波段的透过率(T(UVA)AV)，依据标准GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试涂层后面料对白纹伊蚊的驱避率，进而评价双功能微胶囊的抗紫外效果和驱蚊效果。相关测试数据记录于表1中。
实施例2
一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊的制备方法，具体步骤为：
步骤一：称取1g的硅烷偶联剂KH570加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液。称取5g的纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入预先制备的KH570的预分散液，之后在75℃的水浴中反应3h，最后经过清洗、过滤并冷冻干燥得到改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌。
步骤二：称取2g的阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液。称取3.5g的甲基丙烯酸甲酯、1.5g的季戊四醇四丙烯酸酯、6.7g的埃卡瑞丁、3.3g的香茅油和0.15g的改性纳米二氧化钛、0.15g的改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液。之后将之加入到乳化剂溶液中，利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min，得到均一的水包油乳液。
步骤三：将步骤二中的乳液转移到三口烧瓶中，加入0.15g的2,2-偶氮二异丁腈，随后升温到80℃，在氮气吹扫保护条件下，聚合反应4h，得到微胶囊悬浮液，最后采用乙醇和去离子水清洗，经过冷冻干燥得到粉末状的抗紫外驱蚊双功能微胶囊。所得微胶囊的平均粒径约为5μm，耐热温度高于180℃，其中驱蚊剂的包载率为69.5％，通过包覆，驱蚊剂可以通过壁材缓慢释放，达到持久的驱蚊效果。
采用涂层法将所得双功能微胶囊应用于150g/m2的全棉梭织漂白布，其中涂层浆中微胶囊的浓度为4％。采用抗紫外透过性能测试仪测试涂层整理前后织物的紫外线防护系数(UPF)和织物对UVA波段的透过率(T(UVA)AV)，依据标准GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试涂层后面料对白纹伊蚊的驱避率，进而评价双功能微胶囊的抗紫外效果和驱蚊效果。相关测试数据记录于表1中。
实施例3
一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊的制备方法，具体步骤为：
步骤一：称取1g的硅烷偶联剂KH570加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液。称取5g的纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入预先制备的KH570的预分散液，之后在75℃的水浴中反应3h，最后经过清洗、过滤并冷冻干燥得到改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌。
步骤二：称取3g的阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液。称取3.5g的甲基丙烯酸甲酯、1.5g的季戊四醇四丙烯酸酯、11.25g的甲基壬基酮、3.75g的香茅油和0.25g的改性纳米二氧化钛、0.25g的改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液。之后将之加入到乳化剂溶液中，利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min，得到均一的水包油乳液。
步骤三：将步骤二中的乳液转移到三口烧瓶中，加入0.15g的2,2-偶氮二异丁腈，随后升温到80℃，在氮气吹扫保护条件下，聚合反应5h，得到微胶囊悬浮液，最后采用乙醇和去离子水清洗，经过冷冻干燥得到粉末状的抗紫外驱蚊双功能微胶囊。所得微胶囊的平均粒径约为5μm，耐热温度高于180℃，其中驱蚊剂的包载率为77.3％，通过包覆，驱蚊剂可以通过壁材缓慢释放，达到持久的驱蚊效果。
采用涂层法将所得双功能微胶囊应用于150g/m2的全棉梭织漂白布，其中涂层浆中微胶囊的浓度为4％。采用抗紫外透过性能测试仪测试涂层整理前后织物的紫外线防护系数(UPF)和织物对UVA波段的透过率(T(UVA)AV)，依据标准GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试涂层后面料对白纹伊蚊的驱避率，进而评价双功能微胶囊的抗紫外效果和驱蚊效果。相关测试数据记录于表1中。
实施例4
一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊的制备方法，具体步骤为：
步骤一：称取1g的硅烷偶联剂KH570加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液。称取5g的纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入预先制备的KH570的预分散液，之后在75℃的水浴中反应3h，最后经过清洗、过滤并冷冻干燥得到改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌。
步骤二：称取2g的阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液。称取3.5g的甲基丙烯酸甲酯、1.5g的季戊四醇四丙烯酸酯、6.7g的香叶醇、3.3g的香茅油和0.2g的改性纳米二氧化钛、0.2g的改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液。之后将之加入到乳化剂溶液中，利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min，得到均一的水包油乳液。
步骤三：将步骤二中的乳液转移到三口烧瓶中，加入0.15g的2,2-偶氮二异丁腈，随后升温到80℃，在氮气吹扫保护条件下，聚合反应4h，得到微胶囊悬浮液，最后采用乙醇和去离子水清洗，经过冷冻干燥得到粉末状的抗紫外驱蚊双功能微胶囊。所得微胶囊的平均粒径约为5μm，耐热温度高于180℃，其中驱蚊剂的包载率为66.3％，通过包覆，驱蚊剂可以通过壁材缓慢释放，达到持久的驱蚊效果。
采用涂层法将所得双功能微胶囊应用于150g/m2的全棉梭织漂白布，其中涂层浆中微胶囊的浓度为4％。采用抗紫外透过性能测试仪测试涂层整理前后织物的紫外线防护系数(UPF)和织物对UVA波段的透过率(T(UVA)AV)，依据标准GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试涂层后面料对白纹伊蚊的驱避率，进而评价双功能微胶囊的抗紫外效果和驱蚊效果。相关测试数据记录于表1中。
实施例5
一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊的制备方法，具体步骤为：
步骤一：称取1g的硅烷偶联剂KH570加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液。称取5g的纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入预先制备的KH570的预分散液，之后在75℃的水浴中反应3h，最后经过清洗、过滤并冷冻干燥得到改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌。
步骤二：称取1g的阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液。称取3.5g的甲基丙烯酸甲酯、1.5g的季戊四醇四丙烯酸酯、2.5g的驱蚊酯、2.5g的柠檬桉叶油和0.125g的改性纳米二氧化钛、0.125g的改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液。之后将之加入到乳化剂溶液中，利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min，得到均一的水包油乳液。
步骤三：将步骤二中的乳液转移到三口烧瓶中，加入0.15g的2,2-偶氮二异丁腈，随后升温到80℃，在氮气吹扫保护条件下，聚合反应5h，得到微胶囊悬浮液，最后采用乙醇和去离子水清洗，经过冷冻干燥得到粉末状的抗紫外驱蚊双功能微胶囊。所得微胶囊的平均粒径约为4μm，耐热温度高于180℃，其中驱蚊剂的包载率为52.4％，通过包覆，驱蚊剂可以通过壁材缓慢释放，达到持久的驱蚊效果。
采用涂层法将所得双功能微胶囊应用于150g/m2的全棉梭织漂白布，其中涂层浆中微胶囊的浓度为4％。采用抗紫外透过性能测试仪测试涂层整理前后织物的紫外线防护系数(UPF)和织物对UVA波段的透过率(T(UVA)AV)，依据标准GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试涂层后面料对白纹伊蚊的驱避率，进而评价双功能微胶囊的抗紫外效果和驱蚊效果。相关测试数据记录于表1中。
实施例6
一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊的制备方法，具体步骤为：
步骤一：称取1g的硅烷偶联剂KH570加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液。称取5g的纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入预先制备的KH570的预分散液，之后在75℃的水浴中反应3h，最后经过清洗、过滤并冷冻干燥得到改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌。
步骤二：称取2g的阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液。称取3.5g的甲基丙烯酸甲酯、1.5g的季戊四醇四丙烯酸酯、6.7g的埃卡瑞丁、3.3g的柠檬桉叶油和0.15g的改性纳米二氧化钛、0.15g的改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液。之后将之加入到乳化剂溶液中，利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min，得到均一的水包油乳液。
步骤三：将步骤二中的乳液转移到三口烧瓶中，加入0.15g的2,2-偶氮二异丁腈，随后升温到80℃，在氮气吹扫保护条件下，聚合反应5h，得到微胶囊悬浮液，最后采用乙醇和去离子水清洗，经过冷冻干燥得到粉末状的抗紫外驱蚊双功能微胶囊。所得微胶囊的平均粒径约为5μm，耐热温度高于180℃，其中驱蚊剂的包载率为67.3％，通过包覆，驱蚊剂可以通过壁材缓慢释放，达到持久的驱蚊效果。
采用涂层法将所得双功能微胶囊应用于150g/m2的全棉梭织漂白布，其中涂层浆中微胶囊的浓度为4％。采用抗紫外透过性能测试仪测试涂层整理前后织物的紫外线防护系数(UPF)和织物对UVA波段的透过率(T(UVA)AV)，依据标准GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试涂层后面料对白纹伊蚊的驱避率，进而评价双功能微胶囊的抗紫外效果和驱蚊效果。相关测试数据记录于表1中。
实施例7
一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊的制备方法，具体步骤为：
步骤一：称取1g的硅烷偶联剂KH570加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液。称取5g的纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入预先制备的KH570的预分散液，之后在75℃的水浴中反应3h，最后经过清洗、过滤并冷冻干燥得到改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌。
步骤二：称取3g的阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液。称取3.5g的甲基丙烯酸甲酯、1.5g的季戊四醇四丙烯酸酯、11.25g的甲基壬基酮、3.75g的柠檬桉叶油和0.25g的改性纳米二氧化钛、0.25g的改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液。之后将之加入到乳化剂溶液中，利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min，得到均一的水包油乳液。
步骤三：将步骤二中的乳液转移到三口烧瓶中，加入0.15g的2,2-偶氮二异丁腈，随后升温到80℃，在氮气吹扫保护条件下，聚合反应5h，得到微胶囊悬浮液，最后采用乙醇和去离子水清洗，经过冷冻干燥得到粉末状的抗紫外驱蚊双功能微胶囊。所得微胶囊的平均粒径约为4μm，耐热温度高于180℃，其中驱蚊剂的包载率为78.9％，通过包覆，驱蚊剂可以通过壁材缓慢释放，达到持久的驱蚊效果。
采用涂层法将所得双功能微胶囊应用于150g/m2的全棉梭织漂白布，其中涂层浆中微胶囊的浓度为4％。采用抗紫外透过性能测试仪测试涂层整理前后织物的紫外线防护系数(UPF)和织物对UVA波段的透过率(T(UVA)AV)，依据标准GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试涂层后面料对白纹伊蚊的驱避率，进而评价双功能微胶囊的抗紫外效果和驱蚊效果。相关测试数据记录于表1中。
实施例8
一种具有驱蚊和抗紫外双功能的微胶囊的制备方法，具体步骤为：
步骤一：称取1g的硅烷偶联剂KH570加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液。称取5g的纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入预先制备的KH570的预分散液，之后在75℃的水浴中反应3h，最后经过清洗、过滤并冷冻干燥得到改性后的纳米二氧化钛和纳米氧化锌。
步骤二：称取2g的阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液。称取3.5g的甲基丙烯酸甲酯、1.5g的季戊四醇四丙烯酸酯、6.7g的香叶醇、3.3g的柠檬桉叶油和0.2g的改性纳米二氧化钛、0.2g的改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液。之后将之加入到乳化剂溶液中，利用高速剪切乳化机在8000rpm速度下乳化15min，得到均一的水包油乳液。
步骤三：将步骤二中的乳液转移到三口烧瓶中，加入0.15g的2,2-偶氮二异丁腈，随后升温到80℃，在氮气吹扫保护条件下，聚合反应5h，得到微胶囊悬浮液，最后采用乙醇和去离子水清洗，经过冷冻干燥得到粉末状的抗紫外驱蚊双功能微胶囊。所得微胶囊的平均粒径约为5μm，耐热温度高于180℃，其中驱蚊剂的包载率为64.7％，通过包覆，驱蚊剂可以通过壁材缓慢释放，达到持久的驱蚊效果。
采用涂层法将所得双功能微胶囊应用于150g/m2的全棉梭织漂白布，其中涂层浆中微胶囊的浓度为4％。采用抗紫外透过性能测试仪测试涂层整理前后织物的紫外线防护系数(UPF)和织物对UVA波段的透过率(T(UVA)AV)，依据标准GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》测试涂层后面料对白纹伊蚊的驱避率，进而评价双功能微胶囊的抗紫外效果和驱蚊效果。相关测试数据记录于表1中。
表1采用不同实施例中的双功能微胶囊涂层整理后全棉梭织布的性能
编号 UPF T(UVA)<sub>AV</sub>(％) 驱避率(％)
未处理全棉梭织布 7.04 19.72 \
实施例1 143.52 4.77 67.3
实施例2 169.3 4.12 78.9
实施例3 215.21 2.01 91.4
实施例4 182.13 2.98 75.2
实施例5 151.96 4.66 69.1
实施例6 227.05 4.05 84.2
实施例7 191.11 2.32 93.4
实施例8 159.83 3.07 77.6
由表1可以看出，涂层整理之前的全棉梭织布的UPF值很低，对UVA波段紫外线的透过率也很高，而经过涂层整理之后，所有全棉梭织布的抗紫外性能都显著增加，UPF值明显增大，对UVA波段紫外线的透过率亦大幅度降低。根据GB/T 18830-2009《纺织品抗紫外线性能的评定》的标准，采用微胶囊整理后的面料具有优异的抗紫外性能。以空白的全棉梭织布为对照样，测试处理后面料对白纹伊蚊的驱避率均在50％以上，依据GB/T 30126-2013《纺织品防蚊性能的检测和评价》中提供的评价方式，所有整理后面料的防蚊等级均在B级及以上。这表明所制备的微胶囊既具有紫外屏蔽功能也具有良好的驱蚊功能。

Claims (9)

1.一种双功能微胶囊，其特征在于，所述微胶囊包括囊壁和囊芯，其中囊壁包括：掺杂纳米二氧化钛和纳米氧化锌的高分子树脂；囊芯包括：合成驱蚊剂和/或天然驱蚊剂；其中， 所述掺杂的纳米二氧化钛为硅烷偶联剂修饰的纳米二氧化钛；纳米氧化锌为硅烷偶联剂修饰的纳米氧化锌；高分子树脂为聚甲基丙烯酸甲酯树脂。
2.根据权利要求1所述微胶囊，其特征在于，所述合成驱蚊剂为驱蚊酯、埃卡瑞丁、甲基壬基酮、香叶醇中的一种或几种；天然驱蚊剂为柠檬桉叶油、香茅油中的一种或两种。
3.一种双功能微胶囊的制备方法，包括：
(1)将甲基丙烯酸甲酯、季戊四醇四丙烯酸酯、合成驱蚊剂、天然驱蚊剂和改性纳米二氧化钛、改性纳米氧化锌混合均匀，得到油相混合液，然后加入到乳化剂溶液中，乳化，得到水包油乳液；
(2)将上述水包油乳液中加入2,2-偶氮二异丁腈，升温到80-85℃，在氮气保护条件下，聚合反应4-5h，得到微胶囊悬浮液，洗涤，干燥，得到双功能微胶囊。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯的总质量与合成驱蚊剂和天然驱蚊剂的总质量的比例为1:1-1:3；改性纳米二氧化钛、改性纳米氧化锌的质量比为1:1；改性纳米二氧化钛和改性纳米氧化锌的总质量占甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯总质量的5％-10％。
5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中改性纳米二氧化钛、改性纳米氧化锌的制备具体为：纳米二氧化钛或纳米氧化锌超声分散于乙醇溶液中，然后加入硅烷偶联剂的预分散液，在75℃的水浴中反应3h，清洗、过滤、冷冻干燥，分别得到改性纳米二氧化钛、改性纳米氧化锌。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛和纳米氧化锌的平均粒径均为20-40nm；硅烷偶联剂为KH570；硅烷偶联剂的预分散液为硅烷偶联剂加入到体积分数为80％的乙醇水溶液中，得到KH570的预分散液；硅烷偶联剂与纳米二氧化钛或纳米氧化锌的质量比为1:5。
7.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中乳化剂溶液为：阿拉伯树胶加入到去离子水中，磁力搅拌得到乳化剂溶液；其中阿拉伯树胶的用量占驱蚊剂总质量的20％。
8.一种权利要求3所述方法制备的双功能微胶囊。
9.一种权利要求1所述双功能微胶囊在多功能夏季服装和日用化学品领域中的应用。
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