微胶囊驱蚊整理剂CW-1的制备yd10807

  王玉娟1，葛风燕1，蔡再生1，姜建英2，陈炳良2

(1．生态纺织教育部重点实验室(东华大学)，东华大学化学化工与生物工程学院,上海201620; 2．江苏AB集团有限责任公司,江苏昆山2153347)

  收稿日期：2008-07-09

作者简介：王玉娟(1985-)。女，硕士研究生，研究方向：纺织品功能整理

原载:染整技术2009/1;34-36

 

    【摘要】 以聚氨酯为壁材，驱蚊灵HLQZ为芯材，采用界面聚合法制备了微胶囊缓释驱蚊整理剂CW-1。研究了溶剂种类、乳化剂用量、催化剂用量以及搅拌速度对合成CW-l的影响，得出最佳制备工艺为：HLOZ 1.5g，二氯甲烷1.5g，乳化剂7.Og，TDI 2.0g，PEG-400 4.6g，乙二胺0.36g，催化剂二丁基二月桂酸锡0.02g。所得微胶囊平均粒径为1.013 µm，乳液均一稳定。

    【关键词】微胶囊；驱蚊整理剂；聚氨酯；驱蚊灵HLQz

    【中图分类号】TQ450.6   文献标识码：B   文章编号：9350(2009)01-0034-03

 

    微胶囊技术作为一种纺织领域加工整理的方法，在日本[1]、欧美[2]已十分普遍。其中，以界面聚合反应和原位聚合反应最引人注目，并利用相分离技术将物质包裹于高分子材料中，制成了能定时释放的微胶囊，推动了微胶囊技术新的发展[3]。蚊虫防治技术种类繁多，各种技术的作用原理和使用方式均不同，对不同蚊种的杀灭活性亦有差别，但都有各自的局限，如易产生抗药性、起效慢或危害人体健康等[4]。

    本论文选择高效、安全的驱蚊灵HLQZ为芯材，以聚氨酯为壁材，采用界面聚合法合成了粒径均匀的微胶囊，且本方法具有操作简单，重复性好的特点，所得微胶囊乳液均一稳定，具有较大的实际应用前景。

1  实验部分

1.1材料及仪器

    HLQZ(江苏扬农化工股份有限公司)，甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI，上海凌峰化学试剂有限公司)，聚乙二醇400(PEG-400，国药集团化学试剂有限公司)，乳化剂(复配，主要成分为非离子型和阴离子型表面活性剂)，二氯甲烷(上海东懿化学试剂公司)，丙酮(上海振兴化工一厂)，乙酸乙酯(苏州振亚化工厂)，乙二胺(上海化学试剂采购供应五联化工厂)，二丁基二月桂酸锡(国药集团化学试剂有限公司)。

    仪器：RW20.n电动搅拌器，LSl332型激光粒度分析仪，PL602-S型电子天平，DGG-9070B型电热恒温鼓风干燥箱，尼康显微镜E400。普及型智能化扫描电子显微镜DXS-10A，纳米粒度与电位分析仪Nano-2S。

1.2  HLQZ微胶囊的制备

    准确称取1.5g HLQZ溶于一定量二氯甲烷中，再加入适量TDI和乳化剂，混合均匀后作为油相：将PEG-400溶于100ml蒸馏水中，搅拌均匀后作为水相。将水相和油相混合均匀。无须乳化即可得到半透明均一稳定的乳液，从侧面观察，可看到乳液泛有明显的蓝光，说明乳液已经达到纳米级。将乳液转入250 mL三口烧瓶中，加入0.02g催化剂，1200RPM下搅拌2 h后加入乙二胺固化交联l h，即得乳白色均一稳定的HLQZ微胶囊溶液。

1.3  测试

l.3.1  粒径的测试

    采用纳米粒度与电位分析仪Nano-2S测试乳液的粒径，用LSl332型激光粒度分析仪直接测试HLQZ微胶囊乳液的粒径。

1.3.2  电子显微镜观察

    将HLQz微胶囊乳液滴至载玻片上，盖上盖玻片后，在尼康显微镜E400上直接观察。

1.3.3扫描电镜观察

    取l滴稀释20倍后的HLQZ微胶囊乳液滴到盖玻片上，室温下自然凉干后，在扫描电镜下进行观察。

2  结果与讨论

2.1 不同溶剂对乳液的影响比较

    均一稳定的油／水乳液是制备微胶囊的关键和前提，试验选用乳化剂用量为4%的情况下，选用不同的溶剂(1.5g)将芯材HLQZ溶解，然后在950 r／min速度下乳化3 min，所得乳液的性能如下：

        表l  不同溶剂的影响

溶剂

乳液性能

丙酮

芯材的丙酮溶液中加入水后，芯材部分析出，无法形成乳液

乙酸乙酯

乳化后得到均一乳液，但放置48h后乳液出现分层现象

二氯甲烷

乳化后得到均一乳液,并泛有蓝光,放置1周无明显变化

    由表l可见，用二氯甲烷作为溶剂得到的乳液均一稳定且泛有明显的蓝光，已经达到纳米级粒径分布[5]。实验中还发现，选用二氯甲烷作为溶剂，加复配的乳化剂，即使不用乳化机乳化，所得乳液仍呈现明显的蓝光。分别测试乳化前后乳液的粒径，分别为364.6nm和351.3nm，差别不大，说明选用二氯甲烷做溶剂，复配的乳化剂具有自乳化作用，无需机械乳化，这对于工厂来说具有非常重要的实际意义。

2．2  乳化剂用量的影响

    乳化剂对于制备均一稳定的乳液具有决定性的作用[6-7]。实验中采用的乳化剂为自制乳化剂，是非离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的复配物，乳化剂用量不同对微囊表面形态以及粒径分布的影响分别如图l、图2。

    图l及图2可见，随着乳化剂用量的增加微胶囊粒径先减小后增大，当乳化剂用量为7.0g时，所得微胶囊表面形态光滑，粒径最小且分布均匀，微胶

   

图l乳化剂用量对微胶囊粒径的影响

图2乳化剂用量为7.0g时微胶囊扫描电镜图

   囊乳液储存稳定性好。由于微胶囊乳液呈弱碱性，表面带有双电层结构，使得胶囊之间有静电斥力，从而不易聚集，保持乳液较长时间的稳定。

2.3  催化剂的影响

    根据资料介绍[8]，实验中选用二丁基二月桂酸锡作为催化剂，并考察了催化剂用量不同对纳米胶囊形态及粒径分布的影响。

    表2催化剂用量的影响

催化剂用量

反应性能

不加

反应3 h无明显微胶囊生成

0.02g

反应2 h即有明显微胶囊生成，微胶囊乳液放置1周无明显变化

0.04g

反应1 h烧瓶内壁有淡黄色固体，所得微胶囊乳液放置20 min即发生聚沉

表2可见，催化剂用量为0.02g时，反应时间相对较短，且制备的微胶囊乳液稳定性好。这主要是由于TDI与PEG的反应是放热反应，加入0.02g催化剂将反应引发后，后续反应即可在反应热的作用下继续进行直至反应完全。催化剂用量加大会使反应过于剧烈而导致合成的微胶囊粒径分布不均匀且容易聚沉。

2.4  搅拌速度的影响

微胶囊的制备过程中，搅拌速度对微胶囊的粒径分布以及表面形态有着重要的影响，图3是不同搅拌速度下制备的微胶囊在显微镜下放大相同倍数的照片，

 

600 r／min

800 r／min

1000 r／min

1200 r／min

图3搅拌速度的影响

    图3可见。搅拌速度为1200 r／min时，制备的微胶囊粒径最小且分布最均匀，颗粒之间无粘结现象。继续增加搅拌速度，微胶囊粒径及表而形态无明显变化。

2.5  驱蚊效果

    将经过防蚊整理的蚊帐和未经过防蚊整理的蚊帐各8顶，置于蚊子较多的废弃房内，整理过的蚊帐和未整理的蚊帐间隔放置，于晚上18:00，20:30观察蚊子数日及活动状况，次日早上统计蚊子死亡数目，相同的试验重复2次，以确保得到的数据可靠,具有统汁意义。结果表明，经防蚊整理后的蚊帐内蚊子数目明显少于未整理蚊帐内蚊子数目，且随着时间的延长效果越明显，如图4所示；。

3  结论

    采用二氯甲烷作为溶剂，乳化剂7.0 g，催化剂二丁基二月桂酸锡0.02 g，搅拌速度1200 r/min，制备HLQZ微胶囊粒径最小且分布均匀。此法制备HLQZ微胶囊，工艺简单，条件易于控制，重复性高，乳液稳定性好，因此在实际应用中具有较大发展前景。

4  参考文献

[1]徐鹏，张建春，日本功能纺织材料新进展[J]国外纺织技术，2002，(1);5-8

[2]Nelson，Gordon，Application 0f microencapsulation in textiles，International[J]Journal of Pharmaceutics，2002，(8);55-62

[3]宋健，陈磊，李效军，微胶囊化技术及应用[M]北京,化学工业出版社，2001

[4]陈辉华，陈晓光，蚊虫防治技术新进展[J]中国热带医学，2007，7(10)：46

[5]范圣强，范一波等，保护胶体在高固含量弹性丙烯酸酯乳液聚合中的应用[J]涂料丁业，2005，(1);3

[6]D.Y.CHAO，The role of Surfaetants in Synthesizing Polyurea Microcapsule[J]Journal of Applied Polymer   Science，1993，(47);645-651

[7]Rafati H.，Investigation of release property on microcapsules [J]J Controlled Release，1997，(43);89-91

[8]C.A.米勒尔，P.尼奥基，界面现象一平衡和动念效应[M]北京,石油工业出版社，1992;2-8