[发明专利]原位-微乳界面共聚法制备过硫酸钾微胶囊的方法

说明书

技术领域

本发明属于能源化工、材料、化学合成新方法等技术领域，尤其是在制备微胶囊方面。

背景技术

微胶囊技术已非常成熟，并且已经大规模应用到化工、制药、生物、材料等领域。目前制备微胶囊的方法主要有原位聚合法、界面聚合法、溶剂蒸发法、油相相分离法、水相相分离法等。Yang 等人以三聚氰胺-甲醛树脂为聚合物壳，通过原位聚合法成功合成了以三种典型的硝铵炸药为芯材的微胶囊，美国杜邦公司在20世纪50年代首次发明了界面聚合法，目前该方法已被广泛应用在聚氨酯、聚酰胺、聚酯等高分子聚合物的合成领域，Teeka等人在水包油（O/W）型乳液体系中，通过蒸发聚合法成功合成了以 PMMA 为壳，茉莉花油为核的微胶囊，并系统研究了 PMMA 与茉莉花油添加量之间的比值对微胶囊形成过程的影响，龚建森等人采用油相分离法制备了禽霍乱微胶囊化灭活疫苗。原位聚合法制备微胶囊壁材厚度、尺寸易控制，但是其芯材必须在反应前要在乳化剂作用下分散成细小颗粒，形成稳定体系，否则单体无法在芯材表面沉积聚合。界面聚合法反应速度快，但是部分单体在聚合时没有参与反应，从而使单体残留在微胶囊的芯材当中，反应速度过快，也会使制备的微胶囊壳材厚度过薄，包裹率低下，密封储存性差。溶剂蒸发法程序繁琐，多使用有机溶剂，毒性大，对环境和人体都有一定的影响，少数有机溶剂易残留。油相相分离法适用于水溶性或亲水性物质的微胶囊化，分离出来的聚合物数量和状态取决于聚合物的浓度、沉淀剂用量及温度，在实际操作中，微胶囊中不可避免地混有溶剂或非溶剂且难以去除（水相相分离法与之相反）。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能克服现有技术缺陷的原位-微乳界面共聚法制备过硫酸钾微胶囊的方法。

本发明的技术方案是：将十二烷基硫酸钠、聚乙二醇6000和去离子水混合，取得A液，将异丙醇、丁醇、乙醇与司盘80混合，取得B液；将A液和B液混合形成的混合乳液中加入过硫酸钾和过氧乙酸，然后再加入含有丙三醇的吡咯单体，搅拌条件下进行反应，反应结束后静置分层，取固相洗涤，然后干燥，即得过硫酸钾微胶囊。

本发明以去离子水、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇6000为乳化剂制备的A液，主要由于两种乳化剂都为水溶性物质，可以很好地溶解在水中，以异丙醇、丁醇和司盘80为乳化剂制备的B液，主要也是因为司盘80为油溶性乳化剂，可以很好地溶在异丙醇、丁醇当中。两者的目的都是为了其能够在体系当中起到稳定、乳化、分散的作用，使亲水、亲油基能够更好的伸入水中和单体当中，便于附着聚合在芯材表面。丁醇起到助表面活性剂的作用，并且丁醇与水可以为反应提供一个界面环境。乙醇的加入，主要是起到消泡的目的。

本发明方法能制备出过硫酸钾微胶囊，制备的微胶囊聚合体系主要在乳液当中原位聚合，并且部分未能被包裹聚合的芯材、壳材可以在界面当中进行界面聚合。

本发明原位-界面共聚法是把原位聚合法与界面聚合法两者相融合，原位聚合法要求芯材必须很好的分散在体系当中，还有部分未分散的芯材，可以使其在界面当中被聚合包裹。界面聚合法具有很快的反应时间，但是包裹率低，储藏稳定性差，尺寸难控制，一方面可以选用稳定性较长的壳材，另外一方面也可以通过原位聚合法（反应时间长，壁材厚度、尺寸易控制、稳定性好）弥补不足。原位-界面聚合法具有反应速度快，包裹率高，壁材以及尺寸易控制，稳定性好，操作简单，溶剂除去率高，适合水溶性和油溶性芯材微胶囊化等优点。总之，原位-界面共聚法就是两者的协同作用。并且通过改变O/W的比值，可以实现水溶性芯材和油溶性芯材的微胶囊化。原位-界面共聚法有望在化工、材料等其他合成方面有所应用。

进一步地，由于吡咯单体的聚合需要在酸性条件下进行，所以通过滴加过氧乙酸滴加pH，可以有利于吡咯的聚合。本发明在所述混合乳液中先加入过硫酸钾，经搅拌均匀后，再加入过氧乙酸，使体系的pH达到2后，再加入含有吡咯的丙三醇溶液。

本发明所述过硫酸钾占混合乳液总质量的5%，丁醇占混合乳液总质量的10%，含有吡咯的丙三醇溶液占混合乳液总质量的15%。丁醇的质量比设计主要是为了让丁醇与水形成两相界面，使部分反应在界面当中进行，吡咯与丙三醇的质量比为芯材质量比的三倍，一方面可以使芯材被包裹完全，另一方面丙三醇为吸水材料，其掺杂在微胶囊当中，可以更好地在水中释放，缩短释放时间。