[发明专利]用于扩散剂的控制释放的具有光催化性能的微胶囊或纳米胶囊及相应的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于用于挥发性试剂的控制释放的功能涂层的制备领域。更具体地，其由胶囊，特别是由光催化纳米材料化学功能化的微胶囊或纳米胶囊组成，该光催化纳米材料在胶囊壁的内表面或外表面上通过日光作用或具有电磁辐射的相同的谱的人工光释放扩散剂/活性剂，其为蒸气、液体或固体。

应用包括制药领域、生物技术、土木工程、卫生、农业化学、汽车和食品。

背景技术

本发明由异质结构材料的技术组成，异质结构材料具有通过日光激活分散包封在用光催化纳米材料功能化的微胶囊或纳米胶囊中的某些试剂的能力。光催化纳米材料可以是纳米结构，例如纳米管、纳米颗粒、纳米纤维或量子点，这取决于预期的功能性。待释放的试剂或产品可以固相、液相或气相形式包封在聚合物微胶囊或纳米胶囊中。通过日光激活或通过具有类似性质的其它辐射，优选掺入紫外辐射，作为具有2.8和3.4eV之间的带隙的半导体的光催化纳米材料将吸收该辐射并促进价态和导带之间的电子跃迁，随后引起氧化/还原(氧化还原)机制。这些氧化还原机制引发微胶囊壁的降解或破裂，以这种方式促进包封剂的扩散。市场上已经存在几种类型的微胶囊，通过直接扩散穿过多孔微胶囊的壁或通过机械作用：摩擦、开裂、破碎释放某些试剂。然而，在其中不可使用机械作用机制的静态基质中，该技术通过曝光来激活试剂的扩散来解决该问题。

文献中提到了使用微胶囊的技术的一些实例，然而以非常不同的方式。

专利文献WO2009/062516描述了具有由沉积在表面上的若干层的纳米颗粒构成的涂层的面板。此外，还增加了这些层中的一层可以是光催化纳米颗粒，或者还可具有使颗粒具有抗微生物或除臭性质的层。更具体地，其涉及用于木质地板或面板的自清洁表面，其基本上由可例如应用于木质地板的在粘合剂聚合物基质(例如，树脂或清漆)中的光催化纳米颗粒的分散体组成。当纳米颗粒与水分接触时，它们会例如通过静电排斥将这种水转化成亲水性膜(润湿表面)，这使保留在该水膜的表面上的污垢容易被除去。该技术有利于清洁和使该水膜更容易地去除(干燥)。

专利文献EP1531667B2和US6077522A公开了含有对紫外线敏感的生物活性物质的多孔微胶囊。这些胶囊被制备成含有用于生物活性物质的悬浮并完全分散在液体中的紫外线辐射保护剂，其选自二氧化钛、氧化锌和它们的混合物，以及分散剂，该分散剂用于将紫外线辐射保护剂分散在有机液体中和将它保留在上述液体中，但其允许通过扩散将它提取到例如水中。该过程与通过光的直接作用或通过光催化材料与包含待扩散的挥发性试剂的微胶囊物理结合引导的光催化过程的物质的控制释放的作用无关。

专利文献US2009010977 A1描述了具有苄氯菊酯的纳米胶囊的合成，没有任何纳米材料或原理。其公开了仅使用太阳能来检查在摩擦(机械作用)下破裂的纳米胶囊的持续活性的水平。

专利文献WO2007/051198描述了微胶囊的合成，其通过在其形成中使用光敏聚合物而缓慢扩散某些试剂。如在本技术的情况下，通过催化剂功能化微胶囊壁的结构，催化剂不依靠光催化纳米材料而通过日光敏化过程引发其降解。光催化纳米材料的存在使得释放更有效并且通过日光照射以更好的方式被控制。

专利文件GB1513614 A中的优先发明涉及一种微胶囊化助剂的组合物，其旨在在水的排出的辅助下通过扩散过程从多孔聚合物微胶囊内释放到土壤中。这适用于农药产品、药物产品、油墨和染料，例如包含在微胶囊的壁套内的活性组分。微胶囊壁的孔隙率被设计成以缓慢释放递送。该过程既与光催化无关，也与通过光的直接作用或通过光催化材料与包含待扩散的试剂的微胶囊物理结合引导的光催化过程的物质的控制释放的作用无关。因此，它们不能用于例如，暴露在太阳下的静态基质。

文献JP6228882 A公开了具有缓慢释放的杀虫剂的防虫纺织品结构。杀虫剂被包封在多孔微胶囊中或者被吸附到纺织物网上，不具有可以通过曝光被激活和控制的作用。该技术不采用光催化原理，也不采用通过光的直接作用控制释放物质的作用。

文献EP0376385 A2和US7786027描述了用于合成含有清洁剂/软化剂的微胶囊的方法，而不涉及光催化或日光激活过程。清洁剂/软化剂通过微胶囊固有的开孔扩散。

文献JP2004188325 A公开了使用多孔微粒进行氨降解。其不是用光催化纳米材料功能化的用于扩散特定试剂的微胶囊的问题，它其仅仅是表面上具有光催化颗粒的分散体的多孔微粒的问题。上述颗粒仅充当基质，以使这些颗粒在它们与氨接触时分解。微粒是多孔的，因此它们不能使任何内部试剂受控释放。