界面聚合技术在微胶囊制备中的应用

《胶体与表面化学》课程期末论文论文题目：微胶囊的制备与应用班级：08材料科学与工程专业姓名: 李崴学号： 20080403B013课程老师：张萍完成日期：2011年6月27日微胶囊的制备与应用李崴20080403B013海南大学材料与化工学院材料科学与工程专业，海南海口（570228）摘要:综述了微胶囊的制备及其应用。

重点介绍了化学法(原位聚合法、界面聚合法等)、物理化学法(复合凝聚法、复相乳液法等)、物理法(喷雾干燥法、溶剂蒸发法、静电喷雾法等)等制备微胶囊的常用方法及研究进展，分析了微胶囊的应用研究现状，并对微胶囊技术发展前景进行了展望。

关键词: 微胶囊，制备，应用，展望0引言微胶囊技术是利用成膜材料包覆具有分散性的固体物质、液滴或气体而形成微粒的一种技术。

通常包覆膜是致密的由天然或合成高分子材料制成，称为壁材（囊壁）；被包覆的物质称为芯材（囊芯）。

囊芯可以是固体、液体或气体，含固体的微胶囊形状一般与固体相同，含液体或气体的微胶囊的形状一般为球形，大小一般在2~200μm范围内。

囊壁的厚度一般在0.15~150μm，0.15μm以下囊壁也可生产。

微胶囊由于具有独特的功能特性，已应用到医药、农业、计算机、化学品、食品加工、化妆品等工业中，并具有很好的发展前景。

随着科技的发展，许多科研工作者把对微胶囊的研究目光投向纳米微胶囊[1]。

应用微胶囊技术的目的主要有3点：1）改变液体的分散状态，降低其挥发性，克服液体与周围介质材料的热力学不兼容性；2）芯材与周围介质之间或芯材颗粒之间的绝缘；3）采用扩散或者壳体破坏的方法延缓被包裹物质向介质的释放。

采用微胶囊技术制得的产品有良好的功能性质和贮存稳定性，使用方便，可以解决传统工艺所不能解决的许多问题。

1制备与研究微胶囊的制备技术涉及到物理和胶体化学、高分子化学及物理化学、材料化学、分散和干燥技术等学科领域。

通常根据性质、囊壁形成的机制和成囊的条件分为物理法、物理化学法、化学法等3大类，其中以凝聚法、界面聚合法、原位聚合法应用最为广泛。

微胶囊在制革中的运用前景微胶囊技术就是将固、液、气态的物质包埋到微小封闭的胶囊内，使有效成分以稳定的状态存在，爱护敏感成分免受氧化、紫外线、光、热、湿等负面影响，并使其内容物在特定的条件下以可控的速率释放的技术［1］。

对物质进行微胶囊化，可以改善物质的物理性质，掌握释放、分别用于特别目的的不相容物质，屏蔽味道和气味，供应稳定性及爱护芯材免受环境影响以及降低对健康的危害及削减毒副作用［2－4］。

微胶囊技术广泛应用于医药、食品、农药、涂料、化妆品、添加剂、纺织等多个领域，进展前景非常乐观。

2皮革行业材料微胶囊化将微胶囊技术引入到皮革中，可以充分利用微胶囊材料的隔绝作用、掌握释放作用及缓释作用，改善皮革生产过程并提高皮革产品的性能。

笔者对皮革行业帮助物料微胶囊化进行综述，以便让大家充分熟悉到微胶囊技术在皮革行业中的潜力，使更多的制革讨论人员将这一新技术推广到皮革生产中，为皮革行业的进展带来全新的机遇。

由于微胶囊制备方法在其它文献中均有所介绍，本文就不再赘述。

2．1皮革染料微胶囊化微胶囊染料是指芯材为染料，壁材为某种自然或合成高分子物质的微胶囊。

该类胶囊大小一般为10～200μm，其样子为球形或多面体。

依据应用对象的不同，染料可分为分散、酸性、阳离子、还原、活性及油溶性染料等。

目前，染料微胶囊主要应用于纺织印染行业。

皮革纤维带有较强的电荷性，不同染料对皮革的亲和力各不相同。

目前所采纳的皮革专用染料大多数是从纺织印染行业的染料中筛选或进行肯定处理得到的，应用于纺织印染行业中的染料微胶囊，在肯定状况下也适用于皮革行业［5］。

皮革染料微胶囊化，可以改善染料的外表性能，使得染料与皮革纤维更易结合，因此可以提高皮革的匀染性;同时它还可以提高染料的利用率并有利于废水净化，减轻对环境的污染［6］。

微胶囊染料常用界面聚合法和原位聚合法制备。

青岛高校董朝红等人［7］以甲苯二异氰酸酯、乙二胺和分散大红S－BW-FL为原料，采纳界面聚合法制备分散染料微胶囊，并对涤纶织物进行高温高压染色。

收稿日期:2002-11-22第一作者简介:刘永霞(1973-),女,硕士研究生。

微胶囊技术的应用及其发展刘永霞,于才渊(大连理工大学化工学院工程研究室,辽宁大连　116012)摘　要:微胶囊化方法是功能性材料制备中一项重要的应用技术,近年来受到普遍关注。

本文中详细地介绍了几种重要的胶囊制备方法及其在食品、渔业、医药和生物化工领域的应用实例,指出了该技术的发展前景。

关键词:微胶囊;纳米微胶囊;功能材料中图分类号:T B34 文献标识码:A 文章编号:1008-5548(2003)03-0036-05Application and Recent Progressof Microencapsulation TechnologyLIU Yong -xia ,Y U Cai -yuan(School of Chemical Engineering ,Dalian University of Technology ,Dal ian 116012,China )A bstract :M icroencapsulation is an impor tant techmology of the production of functio nal powders ,and in recent y ears more and mo re attentin is paid to it .Several impo rtant microencapsula tio n technologies and applications in the field of food ,fish industiy ,medicine ,biochemical engineering ,et al .are introduced ,and the prog ress of microencapsulation technolog y is also pointed out .Key words :microcapsule ;nano -microcapsule ;functional materi -als微胶囊技术是指利用成膜材料将固体、液体或气体囊于其中,形成直径几十微米至上千微米的微小容器的技术[1]。

微胶囊的制备及其在日用化学品中的应用摘要：通过对物质进行微胶囊化可以实现许多目的：改善被包囊物质的物理性质、提高物质的稳定性、使物质免受环境的影响；改善被包囊物质的反应活性、耐久性、压敏性、热敏性和光敏性，屏蔽气味、降低物质毒性；将不相容的化合物隔离等。

随着微胶囊技术的发展及日用化学品特殊的要求，微胶囊技术在日用化学品中的应用也越来越广受关注。

关键词：微胶囊；日用化学品；制备；应用微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物，它能包封和保护其囊芯内的固体或液体微滴。

被包裹在微胶囊内部的物质称为芯材，其大小一般为微米或者毫米级。

包裹在微胶囊外部的材料被称为壁材。

微胶囊技术是一种微包装技术，是用天然或合成高分子成膜材料把分散的固体、液体或气体包覆而形成微小粒子的方法。

一、微胶囊的特性及其制备方法1.微胶囊的制备方法。

通常根据性质、囊壁形成的机制和成囊的条件分为物理法、物理化学法、化学法等3大类，报道的制备方法已超过200种，其中以凝聚法、界面聚合法、原位聚合法应用最广。

化学法制备微胶囊化学法的优点是可以有效地包覆疏水性物质或疏水性大单体，且原料多样，可以制备不同类型的微胶囊，主要包括细乳液聚合、悬浮聚合、原位聚合、界面聚合以及乳液聚合等。

（1）界面聚合法。

是两种以上的不相容壳材料单体分别溶解在不相容的两相中，芯材料在溶有壳材料单体的连续相中分散或乳化，在芯材料的表面两种单体聚合反应形成微胶囊。

界面聚合法比较适合包囊液体，因为反应物从固相进入聚合反应区比液相难。

界面聚合反应制备微胶囊的过程包括：1）通过适宜的乳化剂形成油包水乳液或水包油乳液，即将水溶性反应物的水溶液或油溶性反应物的油溶液分散进入有机相或水相；2）在油包水乳液中加入非水溶性反应物，或在水包油乳液中加水溶性反应物以引发聚合，在液滴表面形成聚合物膜；3）将含水微胶囊或含油微胶囊从油相或水相中分离。

（2）原位聚合法。

原位聚合法和界面聚合法密切相关。

微胶囊技术在农药剂型中的应用微胶囊剂可谓是当前农药新剂型中技术含量最高的一种。

虽然,它在农药制剂市场中占据的份额还很小,远排不上农药主要剂型的地位,但鉴于它拥有诸多极具魅力的优点和功能,已日益引起人们的广泛关注[1~3]。

特别是即将到来的21世纪中,人们对于安全、环境、生态和可持续发展的意识不断增强,微胶囊剂的许多优点势必将成为农药制剂的重要发展方向。

1 微胶囊剂的特点和功能[4~6]微胶囊剂(microcapsules,MC),严格说应是微胶囊悬浮剂(capsulesuspensions,CS)。

它是以高分子材料作为囊壁或囊膜,通过化学、物理或物理化学的方法,将作为囊心的农药活性物质包裹起来,形成一种具有半渗透性囊膜的微型胶囊,并将它们以一定的浓度稳定地分散、悬浮在作为连续相的水中。

微胶囊剂从外观看,很像水乳剂(EW),也是以水作为基质的非均相体系,活性成分包含在分散的油相之中,所不同的是在分散的油相粒子外层,包以由高分子聚合物构成的极薄的囊膜。

正是此囊膜,赋予该剂型许多重要的功能:①它将油相和水相隔开,因此有些对水不稳定的农药活性成分如有机磷等,难以制成水乳剂和微乳剂(ME),却可制成微胶囊剂。

②抑制了因许多环境因素(如光、热、空气、雨水、土壤、微生物)和其他化学物质等造成的分解和流失,提高了药剂本身的稳定性,有利于生态和环境。

③囊膜可抑制农药的挥发性、掩蔽其原有的异味,降低它的接触毒性、吸入毒性和药害,减轻它对人畜的刺激性和对鱼类的毒性等。

④引入控制释放的功能,提高农药的利用率,延长其持效期,从而可减少施药的数量和频率,改善农药对环境的压力。

⑤为多种不同性能的农药活性物质的有效复配提供极大的方便。

⑥囊膜的存在也改善了制剂的胶体和物理稳定性。

不难看出,微胶囊的上述功能,无论对于现有农药品种的改进和完善,或是促成新农药品种的成功开发和推广应用,都将是极其重要的。

2 微胶囊的制备技术[5~10]2.1 物理法、相分离法和界面聚合法微胶囊的制备技术可分为三类,即物理法、相分离法和界面聚合法。

对于微胶囊工艺的选择以及关于苯乙烯—环氧树脂微胶囊工艺参数的讨论张敏，陈峰（陕西科技大学化学与化工学院，陕西西安710021）摘要：微胶囊已经在许多领域中得到了应用.了解微胶囊，熟悉微胶囊工艺，对于优化生产工艺，降低生产成本有着重要的作用；以环氧树脂和稀释剂苯甲醇为囊芯，苯乙烯-二乙烯基苯为高分子囊壁材料，采用原位聚合法和成了一种自修复微胶囊。

在本实验中，考察了不同用量的乳化剂与囊芯与壁材溶液进行乳化以及反应温度、反应时间等对聚苯乙烯包覆环氧树脂与活性稀释剂微胶囊合成工艺的影响。

结果表明：实验成功合成了聚苯乙烯包覆环氧树脂微胶囊，最佳工艺条件为采用1%阿拉伯树胶、3%十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂，现将BPO引发反应5h后在加入过硫酸钾，反应温度在70～80℃，反应时间8h。

关键词：微胶囊工艺；乳化剂；合成中图分类号：文件标识码：文章编码：On the microencapsulation process ofchoice and styrene - epoxy microencapsulation process parameters ofthe discussionZhang min Chen feng(College of Chemistry and Chemical Engineering，Shaanxi University ofScience & Technology，Xi’an 710021，Shaanxi，China)Abstract:Microencapsulation has been applied in many areas. The microencapsulation process of understanding play an important role in the Optimization of production technology and the lower cost of production;With epoxy matrix and the dilution of benzene as core materials,St/DVB as capsule shell material,a novel PS coated epoxy resin self-mending microcapsule was prepared by means of in-situ polymerization.The effects of different content of emultifier on the emulsification of the core materials and shell material,the effects of the reation temperature and time,as well as the effect of loading method of initiator,on the synthesis process of the microcapsule were studied.The results showed PS coated epoxy resin microcapsule was successfully synthesized,and the optimum process condition were that 1% Arabic gum and 3% DBS was used as emulsifier,BPO was used to initiate the reaction,then KPS was loaded 5h after the initiation,the reaction temperature was 70～80℃,and the reaction time was 8h.Keywords: microencapsulation process ; eulsifier ;synthesis前言当前,科学技术的飞速发展,对现代化机械设备提出了更新、更高的要求。

农药新剂型之微胶囊悬浮剂CS农药登记-中国农资人论坛-农资第一互动媒体1、农药微胶囊剂的特点和功能农药微胶囊剂（Microcapsules, MC），分为微胶囊悬浮剂（Ca psule Suspensi*****, CS）与微胶囊粒剂（Encapsulated Granule, C G）、微胶囊干悬浮剂（Capsulated Dry Flowable, CDF）等。

不过目前商品化的产品绝大部份为微胶囊悬浮剂，它的国际剂型代号CS，它是以高分子材料作为囊壁或囊膜，通过化学、物理或物理化学的方法，将作为囊心的农药活性物质包裹起来，形成一种具有半渗透性囊膜的微型胶囊，并将它们以一定的浓度稳定地分散、悬浮在作为连续相的水中。

根据不同用途和制备方法，它的平均粒径一般在1-20μ，或20-5 0μ，更有大者达到100μ（0.5-2μ）和囊壁空隙度。

所包的农药活性物质称为芯料，构成囊壁的材料称为囊材。

芯料在囊壁的控制下可调节农药的逸出速度，缓慢释放，以满足不同的使用要求。

微胶囊剂可谓是当前农药新剂型中技术含量最高的一种。

虽然，它在农药制剂市场中占据的份额还很小，远排不上农药主要剂型的地位，但鉴于它拥有诸多极具魅力的优点和功能，已日益引起人们广泛的关注。

当前，人们对于安全、环境、生态和可持续发展的意识不断增强，微胶囊剂的许多优点势必将成为农药制剂的重要发展方向。

微胶囊剂也有某些不足之处，主要是：（1）生产工艺要求严格，限制了制剂生产的普及面（2）根据成套工艺不同，有时相对成本较高（3）开发周期较长等。

2. 微胶囊的结构及农药的释放释放速率囊芯物质的释放是通过囊壁的破坏或扩散作用。

物理破坏如囊壁收缩或害虫钻锥，化学破坏如水解、热作用、光或PH改变等。

释放速率由以下因素决定：（1）囊壁表面积；（2）囊壁厚度；（3）扩散系数；（4）分配系数；（5）渗透性；（6）活性成份在囊壁内外的浓度梯度差。

囊芯物质通过囊壁的释放速率还与囊壁结构（交联度），囊壁材料的类型和物理性质以及活性物质的浓度有关。

微胶囊技术简介与实例目录微胶囊技术简介与实例 (1)微胶囊技术概述 (1)微胶囊及微胶囊技术概述 (1)常规微胶囊的制备方法 (2)三类特殊结构微胶囊简介 (4)人工器官微胶囊 (5)微胶囊在纺织品和医药中的应用 (7)微胶囊技术概述本章旨在对微胶囊的基本概念进行介绍。

对其微胶囊的各种制备原理及做一个涵盖面较全、概括性强的简介。

最后，对三种结构特殊的微胶囊（人工器官微胶囊、脂质体胶囊、纳米粒）进行简介。

微胶囊及微胶囊技术概述微胶囊是利用天然或合成的高分子材料对固体、液体或气体进行包封的、粒径为5~1000um的中空微囊（特别的，纳米微胶囊的平均粒径为200~300nm）。

微胶囊一般由一层薄膜和囊芯物质组成。

组成薄膜的材料称为囊材，组成囊芯的材料称为芯材。

囊材可以是天然物（如蜂蜡、氢化植物油衍生物、壳聚糖、乳清蛋白、纤维素等），也可以是合成物（如聚酯、聚氨酯、聚赖氨酸、聚乙二醇等）。

芯材的种类更加多样，按物质的状态分类，可以是液体、固体、气体，甚至可以是固、液混合物。

理论上可以将需要被包覆和保护的各种微小物质封存在囊壳内部（如精油、芳香剂、抗菌药物、金属粒子、酶、活细胞等等）。

将芯材包封在囊材的过程，即制备微胶囊的过程称为微囊化。

微囊化技术的主要特点是：改变活性物质的理化性质（相态、溶解度等）；保护物质免受环境条件的影响；屏蔽味道、颜色和气味；降低物质的毒性；控制释放活性物质等。

经微胶囊化的芯材局域靶向性和控释性，可以根据需要在恰当的时间和恰当的位置以一定的速率对芯材进行释放。

如：经过微胶囊化的抗凝血药物，可生物降解的载药纳米粒借助导管给药系统，可将其输送到局部血管，并缓慢释放所携带的药物，可望有效防治血管再狭窄。

由于微胶囊技术的特点，带来了许多好处。

比如说，可以极大程度地保留了具有生物活性功能的物质；使液体转变为固体，便于加工；提高药物的生物利用率，减少药物用量，降低毒副作用等等。

常规微胶囊的制备方法现有的微胶囊制备方式分为三大类，即物理法、化学法、物理化学法。

微胶囊技术微胶囊(micro-encapsulation)技术是一项用途广泛而又发展迅速的新技术。

自从1953年微胶囊技术问世以来，经过许多科学家和专业公司的努力，微胶囊技术获得不断的发展和完善。

微胶囊技术在国际先进国家发展很快，已达到将此技术应用于细胞载体及液晶等高精尖水平，技术方法也不断完善在食品、化工、医药、生物技术等许多领域中已得到成功的应用，尤其在食品工业，许多由于技术障碍而得不到开发的产品，通过微胶囊技术得以实现，使得传统产品的品质得到大大的提高，为食品工业高新技术的开发展现了良好前景。

食品中应用微胶囊技术的目的主要为将液体或气体成分转化成易处理的固体；保护敏感成分，防止其被氧化；控制释放的速度和时间等。

由于这些特点，使该技术在食品中的应用越来越广泛。

微胶囊技术近几十年来在西方国家食品中的应用十分活跃，美国、日本、西欧的食品中微胶囊应用较多。

我国在此方面仍处于探索阶段，直接应用于食品中的实例不多。

一、微胶囊技术原理及意义微胶囊技术又称微胶囊化，是用特殊手段将固体、液体或气体物质包裹在一微小的、半透性或封闭胶囊内的过程。

微胶囊的直径一般为2～2 0 0μm，囊壁厚10~20μm,此种微胶囊产品在一定条件下可有控制的将所包裹的材料(称为心材)释放出来。

微胶囊可简单地看作由心材和壁材组成，食品工业中心材的范围很广泛，如维生素、色素、挥发性香料、风味物质、油脂、抗氧化剂、防腐剂、缓冲盐及无机盐等；此外，食品中一些不易贮存的或对其它组分产生不良影响的物质均可作为心材。

常用的壁材物质有蛋白类、植物胶类、纤维素类、缩聚物类、油类、无机盐类等，这些壁材既可单独使用，又可混合使用，同时还可添加一些增塑剂、表面活性剂、色素等改良剂来提高品质。

食品工业中，壁材的选用需根据产品的粘度、渗透性、吸湿性、溶解性及澄清度等因素来决定，并要求无毒、无嗅，对心材无不良影响。

微胶囊技术的优越性在于：（1）可有效减少活性物质对外界环境因素(如光、氧、水)的反应；（2）减少心材向环境的扩散或蒸发；（3）控制心材的释放；（4）掩蔽心材的异味；（5）改变心材的物理性质（包括颜色、形状、密度、分散性能）、化学性质等。

相变微胶囊的研究现状及其应用前景能源是人类发展的基础，近年来以化石原料为主的能源供给造成了能源危机和环境污染等问题，并且引起了广泛的关注，因此提高能源的利用效率成为当前迫切解决的问题。

相变材料指的是随外界环境温度发生变化，相变材料吸收或者释放能量发生相态转变，并且提供大量潜热的物质。

目前相变材料的分类按照相态可以分为固-固、固-液、固-气和气-液，其中固-液相变材料在相变过程中有熔融和结晶两个过程，通过吸收和释放一定的热量，可以实现对能量存储和释放，因此应用最为广泛。

相变材料根据物质的化学组成主要分为有机类相变材料和无机类相变材料[1]。

有机类相变材料主要是石蜡和脂肪酸类等；无机相变材料主要是无机水合盐和金属类。

相变材料根据相变温度不同，分为低温相变材料（低于80 ℃）、中温相变材料（80 ℃~180 ℃）和高温相变材料（180 ℃~2000 ℃）。

2相变微胶囊的简介及其制备方法微胶囊技术指的是利用无机材料或者高分子材料将相变材料包封形成具有核壳结构的微胶囊，外层的壳材对内层的相变材料起保护作用，提高了相变材料的稳定性和重复利用率。

相变微胶囊的制备方法一般分为物理法、化学法和物理化学法[2-3]。

物理法主要是核物质交换法和凝聚相分离法等；化学法有原位聚合法、界面聚合法、乳液聚合法等；物理化学法主要有喷雾干燥法和静电吸附法等。

总的来说，化学法是目前制备相变微胶囊的主要方法。

2.1原位聚合法原位聚合法指的是壁材单体和引发剂全部置于芯材相变材料乳化液滴的表面，聚合反应在液滴表面进行，随着单体聚合反应的进行，预聚体逐渐的沉积在芯材表面，将相变材料封装起来。

单旭涛[4]等采用原位聚合法，选用石蜡为芯材，三聚氰胺-甲醛为壁材，在高速乳化作用下，制备得到表面光滑，粒径均一的相变微胶囊。

汪海平[5]等利用原位聚合法，以正十八烷为芯材，以密胺树脂为壁材，十二烷基苯磺酸钠作为乳化剂，通过高速乳化得到了粒径150μm左右的相变微胶囊。

微胶囊技术及其在饮料加工中的应用一、引言微胶囊技术是一种将固体、液体或气体物质包裹在微小胶囊中的技术。

这些胶囊通常具有几微米到几百微米的尺寸，能够保护被包裹的物质免受外界环境的影响，同时实现物质的缓释、控释或靶向释放。

微胶囊技术在多个领域都有广泛的应用，特别是在饮料加工领域，其独特的优势为饮料的品质提升、功能增强和多样化提供了有力支持。

二、微胶囊技术的原理与特点微胶囊技术的原理主要基于界面化学、成膜技术和微封装技术。

通过选择合适的壁材和制备方法，将被包裹物质与壁材在特定的条件下混合、反应，形成一层或多层保护膜，从而实现对被包裹物质的封装。

微胶囊技术具有以下特点：1.保护性：微胶囊能够有效地保护被包裹物质免受外界环境如光、热、氧等的影响，保持其原有的性质和功能。

2.缓释性：通过控制胶囊壁的厚度和通透性，可以实现被包裹物质的缓释，从而延长物质的作用时间。

3.控释性：根据不同的需求，可以通过设计胶囊的结构和性质，实现对被包裹物质的精确控释。

4.靶向性：微胶囊技术可以将特定的物质定向输送到目标位置，提高物质的使用效率和效果。

三、微胶囊技术的制备方法微胶囊的制备方法多种多样，常见的包括物理法、化学法和物理化学法等。

物理法主要包括喷雾干燥法、喷雾冷凝法和空气悬浮法等。

这些方法通常适用于制备大规模的微胶囊，操作简单，但对壁材的选择和制备条件的要求较高。

化学法主要包括界面聚合法、原位聚合法和复凝聚法等。

这些方法可以通过化学反应在被包裹物质表面形成一层或多层保护膜，具有较高的封装效率和稳定性。

物理化学法则是结合物理和化学方法的特点，如乳化-溶剂挥发法、乳化-交联法等。

这些方法既可以利用物理方法实现物质的封装，又可以通过化学反应增强胶囊壁的强度和稳定性。

四、微胶囊技术在饮料加工中的应用微胶囊技术在饮料加工中的应用主要体现在以下几个方面：1.营养强化：通过将维生素、矿物质等营养成分制成微胶囊，添加到饮料中，可以保护这些营养成分免受外界环境的影响，提高其稳定性和生物利用率。