[发明专利]微胶囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微胶囊领域，具体涉及一种化学合成法制备多空腔室微胶囊的方法。

背景技术

微胶囊一般是指一些由天然或人工合成的高分子材料制成的具有聚合物壁壳结构的微型容器或包装物，其整体形态一般呈球状或类球状，内部可以是填充的，也可以是中空的。

微胶囊的制备技术大体可归纳为物理化学法、物理机械法和化学合成法三类。物理化学法是利用相分离技术使芯材与壁材在一定条件下形成新相析出的方法，物理机械法是利用机械或其他它物理作用形成囊壁的方法，而化学合成法是利用在溶液或胶体中，单体或高分子物质通过聚合反应或缩合反应生成聚合物壁壳从而制成微胶囊的方法。

近年来，通过对各种壁材、芯材及合成原理和制备工艺的研究，发展出了许多新的微胶囊化学合成法制备技术，如表面接枝聚合、分散聚合、模板组装等。特别是利用高分子原位聚合技术，在纳米无机粒子模板表面接枝或锚固有机聚合物制备微胶囊，已成为当前研发的重点。目前此类原位聚合工艺主要有分散聚合法、悬浮聚合法、乳液聚合法、细乳液聚合法等。其中，悬浮聚合法具有体系简单、过程稳定，产物分子量高、分子量分布稳定，产物杂质少、后处理工序简单、成本低等特点。而且聚合所得产物粒径可在0.001～2mm大范围内调控，因而特别适用于需包裹大量芯材物质的微胶囊的制备。

但通过上述方法得到的往往是一些具有典型“核壳”结构的有机微胶囊，即在一个实心的类球状芯材物质外面包裹一层纳米或微米级的壁材。该结构的微胶囊由于整体结构简单单一、表层仅有一薄层壁材，因而胶囊结构强度以及胶囊缓释效果等性能通常仅能通过调节壁材层厚度和壁材层的孔隙状态来实现，因而可控范围比较有限，大大限制了微胶囊的应用性能。

发明内容

本发明提供了一种微胶囊的制备方法，采用原位聚合方法和氢氟酸浸泡技术制备出多空腔室、高结构强度的微胶囊。

一种微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

(1)将二氧化硅颗粒、带有乙烯基的单体、带双键的硅烷偶联剂混合均匀后，于密闭状态下在40～70℃搅拌反应1～24小时，得到二氧化硅颗粒单体悬浮液；

(2)在步骤(1)得到的二氧化硅颗粒单体悬浮液中加入油溶性交联剂和油溶性引发剂，搅拌均匀后再加入分散剂和去离子水，得到悬浮体系，将悬浮体系在氮气气氛下于50～300rpm转速下剪切搅拌10分钟后升温至60～80℃，搅拌下进行聚合反应2～6小时，再升温至95℃熟化1小时，熟化反应结束后经冷却、酸洗得到复合粒子；

(3)在步骤(2)得到的复合粒子中加入过量的氢氟酸，经长时间浸泡去除复合粒子内部的二氧化硅颗粒，再经中和、过滤、干燥得到多腔室的微胶囊。

步骤(1)中，带有乙烯基的单体的加入量并没有严格限制，但至少满足使二氧化硅在搅拌状态下在带有乙烯基的单体环境中达到均匀分散。

本发明方法通过带双键的硅烷偶联剂对单体环境下的二氧化硅粒子表面进行偶联改性，目的在于实现对二氧化硅颗粒表面的亲水亲油性调节和锚固上大量反应性双键基团。通过亲水亲油性调控可明显提高无机粒子(即二氧化硅粒子)本身的憎水性，从而改善无机粒子模板在单体相中的分散稳定性。这样，无机粒子在悬浮聚合过程中可始终均匀稳定地分散在单体液滴内部。通过在二氧化硅颗粒表面锚固大量反应性双键基团，可为后续原位悬浮聚合过程中进一步在无机粒子表面接枝大量高分子链段提供了大量的可锚固点，进而通过形成较丰富的高分子接枝层，更进一步提高二氧化硅颗粒本身的憎水性以及在有机相中的分散性和分散稳定性。为了使二氧化硅粒子表面被充分偶联改性，二氧化硅与带双键的硅烷偶联剂的重量之比优选为100∶5～20。

悬浮体系中，带有乙烯基的单体、油溶性交联剂、油溶性引发剂、分散剂的重量之比优选100∶0.5～4∶0.2～2.5∶1～20；由于通过控制有机物质与无机物质的比例，可以调节微胶囊内部芯材二氧化硅粒子的分布和堆积状态，从而有效控制微胶囊内部空腔室的分布及其连通程度，故优选上述用量使微胶囊内部空腔室分布均匀且相互连通程度更可控。

步骤(2)中在加入分散剂和去离子水后，整个悬浮体系中带有乙烯基的单体的重量百分浓度优选5～30％。

所述的带有乙烯基的单体可优选苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯中的一种或多种。上述乙烯基类单体所对应的聚合物具有较高的玻璃化转变温度，在室温下高分子链段运动能力较弱，材料刚性较强，因而可大幅提高整个微胶囊的结构强度和对外加压力的抵抗能力，防止中空微胶囊的内陷，从而有效提高对非亲合性目标内容物的吸收能力。