防蚊剂的微胶囊化技术

防蚊剂的微胶囊化技术

世界卫生组织曾提议以杀虫剂浸泡蚊帐，以防蚊子侵扰。然而，采用浸泡法处理后的织物杀虫效果维持时间较短，水洗后药效大幅度下降，必需再一次浸泡。这样既麻烦又多耗药剂，效率低，易污染环境。为了克服这一缺点，研究人员考虑用胶囊包裹复配型防虫剂，再通过整理工艺使其吸附在织物纤维上，这样可以使杀蚊剂缓慢释放，延长织物药效，也使其水洗牢度有较好的提高。一、微胶囊化技术微胶囊化技术是指用各种天然或合成材料的薄层包覆从数微米至数百微米的气体、液体及固体微粒的一种新技术。微胶囊分为半封闭微胶囊和全封闭微胶囊，也分为普通微胶囊和纳米微胶囊。代表性的微胶囊制作方法有：界面聚合法、现场聚合法、液中硬化覆盖法（喷嘴法）、水溶液系的相分离法以及液中干燥法等。1、界面聚合法界面聚合法是将单体溶解在两种互不混溶的溶剂中，采用在两液界面上，使高分子合成的界面聚合反应来制作微胶囊的方法。例如将一种含水溶性单体的溶液（水相）、以微滴分散在和其不相混合的溶剂（油相）中，再在该体系中添加另一种油溶性单体，搅拌时在水相和油相界面上进行聚合反应，生成高分子膜，得到了内相为水的微胶囊。如果在开始调制油/水乳液时，通过外相中加入水溶性单体，就可制成内相为油相的微胶囊。2、现场聚合法在互不相混的两相中的任一相中，溶解单体和催化剂，单体就在界面上进行聚合反应，在芯子物质的表面均匀地形成薄膜。利用这种性质制作的微胶囊法称为现场聚合法。例如，用现场缩聚法制作以三聚氰胺树脂为薄膜物质的微胶囊时，聚合物从芯子物质外侧进行沉淀，形成胶囊膜。3、液中硬化覆盖法（喷嘴法）上述的界面聚合法和现场聚合法的胶囊化法都是从单体开始的，通过聚合反应制作壁膜。而液中硬化覆盖法是使用一开始就聚合的聚合物。这种聚合物通过硬化反应而能快速不溶化、硬化成膜。此外，硬化方法，即作为聚合物不溶化的方法，除了用无机离子、甲醛、硝酸、异氰酸脂等硬化试剂的方法外，还可利用加热使聚合物变性，即热凝固方法；通过带不同电荷的聚合物彼此中和而不溶化的方法。例如，将一滴2%海藻酸钠水溶液滴在10%氯化钙溶液中，立即就形成有弹力的圆球，并浮油于液中。这是因为海藻酸钠液滴周围形成不溶于水的海藻酸钙之故。本方法就是将这种硬化的膜用作胶囊的壁膜。本方法是通过聚合物的硬化，直接形成胶囊壁膜，而且硬化反应进行得相当快。因此，在实际进行胶囊化时，含芯子物质的聚合物溶液在投入硬化剂溶液之前，必须调整成完整的形状。因为这种方法要用喷嘴，所以也可称为喷嘴法。4、水溶液系的相分离法这种方法是取水溶性聚合物为胶囊壁膜材料的原料，用某种方法使浓的聚合物相从聚合物水溶液中相分离，形成胶囊壁膜。利用水溶液系的相分离现象进行胶囊化的方法有：（1） 可解释为静电相互作用的复合凝聚法；（2） 以亲水性聚合物为非溶剂，用醇等非电解质的简单凝聚法；（3） 可用盐析效果解释的盐凝聚法；（4） 改变水溶液的pH值，使体系中的聚合物析出不溶化方法。5、液中干燥法在溶解作为壁材的高分子的溶剂中，使成为芯子材料的溶液或固体分散其中，再将它分散在和这种溶剂不能混合的溶剂中。然后，逐渐去除初的溶剂，使高分子析出在芯子物质界面上的方法。这种方法也可称为界面沉淀法。二、微胶囊的制备1、微胶囊的制备在实验的开始阶段，设想以微胶囊技术包覆易挥发性的驱蚊剂液体，通过控制微胶囊囊壁材料的组分、交联度和囊壁的网孔大小，达到温度较高时利用驱蚊剂的蒸气压力，徐徐地通过囊壁释放驱蚊剂气体，实现远距离（大于30cm）驱蚊的目的。本试验采用复合凝聚法。首先，选取了具有相反电荷的两种高分子材料：明胶——阿拉伯胶作囊材，将驱蚊剂分散在囊材的水溶液中。阿拉伯胶是具有负电荷的高分子材料，明胶是两性蛋白质。以NaOH溶液调节两者使其呈微酸性。然后，将被包覆的复配型驱蚊剂乳化于阿拉伯胶溶液中，再与明胶混合。根据明胶在等电点前后呈现不同电荷的特点，用弱酸调节体系的pH值低于等电点，使明胶从负电荷状态全部成正电荷，与带负电荷的阿拉伯树胶产生电性吸附作用，溶解度降低，自溶液中凝聚出微胶囊，将杀虫剂包裹在里。此时，为促使微胶囊析出，须对整个体系进行冰浴降温，再加入适量稀释剂以防微胶囊黏连过度。后，须加入适量交联剂，使微胶囊的囊壁固化，并同时从冰浴中取出，再回调整个体系的pH值至弱碱性。缓慢搅拌适当时间。使微胶囊完全成型。再静止数小时后，弃去上层清液，离心分离后备用。2、驱避剂微胶囊与拟除虫菊酯复配后驱蚊效果试验为了在比较低的成本条件下，获得良好的驱蚊效果，研究人员又进行了驱蚊剂与拟除虫菊酯共同使用的驱蚊效果试验。将K组驱避剂微胶囊和E组、H组拟除虫菊酯混合使用后，其驱避、击倒、灭杀作用都有不同程度的提高，尤其是E组拟除虫菊酯更明显。试验人员又进行了E组拟除虫菊酯和K组驱避剂微胶囊不同浓度比条件下的驱蚊实验，发现（驱避剂K组微胶囊）:（E组拟除虫菊酯）=2:1时，其对蚊蝇的驱避、击倒、灭杀作用良好，并且成本较为合适。3、不同工艺条件对微胶囊形成的影响（1） 在搅拌速度900r.p.m，乳化时间120秒，固化剂用量1%的工艺条件下，观察对的浓度对微胶囊外径的影响如图4所示图4.芯料浓度对微胶囊外径的影响从图4中可看出，随着芯料浓度增大，由于分散于体系中的油珠颗粒相应变大，这样在油珠界面两胶聚合形成的微胶囊颗粒外径也相应变大。（2）在芯料物质的浓度为2%，乳化时间120秒，固化剂用量1%的工艺条件下，观察搅拌速度对微胶囊外径的影响如图5所示图5.搅拌速度对微胶囊外径的影响由图5可见搅拌速度增加，杀虫剂在两胶体系中分散比较彻底，油珠颗粒直径相对较小，这样在其界面聚合成囊时，颗粒就比较小了。从图中看搅拌速度变化，对外径的变化幅度影响较大。（3）在芯料物质的浓度为2%，搅拌速度900r.p.m，固化剂用量1%的工艺条件下，采用不同乳化时间观察对微胶囊外径的影响如图6所示图6.乳化时间对微胶囊外径的影响由图6看出适当延长乳化时间，由于分散于两胶体系的油珠相对较细，所以直接影响微胶囊外径其下降，但变化不大。（4）在芯料物质的浓度为2%，搅拌速度900r.p.m，乳化时间120秒的工艺条件下，观察固化剂对微胶囊外径的影响如图7所示图7.固化剂用量对微胶囊外径的影响由图7可见固化剂用量增加，微胶囊外径的变化不大。综上所述，从外径变化的范围来看，搅拌速度对外径影响大，芯料及乳化时间次之，而固化剂对粒径基本上没有影响。因而在微胶囊制备过程中，在调节pH值促使两胶凝聚的过程中，转速应稍快，而后期微胶囊析出、固化过程中，转速稍慢。【抗菌面料网www.1kangjun.com】