1、微膠囊的制備技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展主要內(nèi)容一、微膠囊簡(jiǎn)介二、微膠囊的制備技術(shù)化學(xué)法制備物理化學(xué)法制備物理法制備三、微膠囊的應(yīng)用進(jìn)展 微膠囊在日用化學(xué)品、非織造布、食品、制革、醫(yī)學(xué)、藥物及新材料的應(yīng)用一、微膠囊簡(jiǎn)介微膠囊是指一種具有聚合物壁殼的微型容器或包裝物，具有半透性或密封性的微小粒子。其大小在幾微米至幾百微米范圍內(nèi)( 直徑一般在5200 m)，需要通過(guò)顯微鏡才能觀察到。微膠囊由兩部分組成，其中被包裹的物質(zhì)稱為芯材（囊芯），包裹芯材的物質(zhì)稱為壁材。囊芯可以是一種或多種物質(zhì)構(gòu)成。壁材也可以是單層、雙層和多層。微膠囊的形狀是多種多樣的，一般呈球形，有的呈谷?；驘o(wú)定形等形狀。微膠囊最基本的形態(tài)為單核微膠

2、囊和多核微膠囊。還有其他諸如多壁微膠囊、不規(guī)則微膠囊、微膠囊簇等。二、微膠囊的制備技術(shù)微膠囊的制備技術(shù)始于20 世紀(jì)30 年代，70年代中期得到了迅猛發(fā)展。微膠囊由芯材和壁材構(gòu)成。芯材通常是需要包覆的物質(zhì)，如有機(jī)溶劑、增塑劑、生物材料、食品、農(nóng)用化學(xué)劑、泡漲劑、防銹劑等。壁材通常是由天然或者合成的高分子材料，用作壁材的物質(zhì)應(yīng)具有成膜性好和無(wú)色的特點(diǎn)。微膠囊的制備方法通常根據(jù)性質(zhì)、囊壁形成的機(jī)制和成囊的條件分為化學(xué)法、物理化學(xué)法、物理法等三大類。1 化學(xué)法化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)在于可以有效地包覆疏水性物質(zhì)或疏水性大單體，且原料多樣，可以制備不同類型的微膠囊，主要包括界面聚合、原位聚合、輻射交聯(lián)法、銳孔法、

3、細(xì)乳液聚合、懸浮聚合、及乳液聚合等。1.1 界面聚合法反應(yīng)物：兩種活性單體（一種是水溶性的，另一種是油溶性的）溶劑：分散相（水相）和連續(xù)相（有機(jī)相)反應(yīng)場(chǎng)所：兩種溶液的界面微膠囊化產(chǎn)品：甘油、水、藥用潤(rùn)滑油、酶血紅蛋白等。1.2 原位聚合法反應(yīng)物：一種活性單體，引發(fā)劑（水溶性或油溶性的）溶劑：分散相（水相）和連續(xù)相（有機(jī)相)反應(yīng)場(chǎng)所：溶液的里面1.3輻射交聯(lián)法將明膠在乳化狀態(tài)下，經(jīng)射線照射發(fā)生交聯(lián)，再處理制得粉末狀微囊。1.4銳孔法以可溶性聚合物為壁材，將聚合物配成溶液，以此溶液包裹芯材且呈球狀液滴落入凝固液中，使聚合物沉淀或交聯(lián)固化成為壁膜而微囊化。2 物理化學(xué)法物理化學(xué)法又稱相分離法。此法

4、是先將聚合物（壁材）溶于適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)( 水或者有機(jī)溶劑) ，并將被包裹物（芯材）分散于該介質(zhì)中，然后向介質(zhì)中逐步加入聚合物的非溶劑，使聚合物從介質(zhì)中凝聚出來(lái)，沉積在被包裹顆粒表面而形成微膠囊。物理化學(xué)法主要是通過(guò)改變溫度、pH 值、加入電解質(zhì)等，使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中聚沉，并將芯材包覆成微膠囊。物理化學(xué)法主要包括水相分離法( 凝聚法) 、油相分離法、溶劑非溶劑法、改變溫度法、干燥浴法( 復(fù)相乳液法) 、熔化分散法、冷凝法和粉末床法。2.1 水相分離法(凝聚法)水相分離法是由膠體間電荷的中和以及親水性膠粒周圍水相溶劑層的消失而成囊的方法。水相體系中的相分離法可分為單凝聚法、復(fù)凝聚法、鹽凝聚法

5、和調(diào)節(jié)pH值聚合物沉淀法。2.1.1單凝聚法(沉淀法)該方法通過(guò)加入沉淀劑，使該聚合物和芯材一起從溶液中析出，從而制取微膠囊。2.1.2 復(fù)凝聚法 該法利用兩種帶有相反電荷的高分子材料以離子間的作用相互交聯(lián)，制成的復(fù)合型壁材的微膠囊。2.2 油相分離法該法是以某種合適的有機(jī)溶劑溶解高分子壁材聚合物，加入水溶性芯材調(diào)成三種互不相溶的化學(xué)相，然后通過(guò)絮凝劑或其他方法使二相體系中壁材相的溶解度下降而凝聚分離出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)壁材相凝聚。2.3 復(fù)相乳液法將壁材與芯材的混合物乳化后再以液滴形狀分散到介質(zhì)中，形成雙重乳狀液，隨后通過(guò)加熱、減壓、攪拌、溶劑萃取、冷凍、干燥等手段將壁材中的溶劑去除，形成囊壁，再

6、與介質(zhì)分離得到微膠囊產(chǎn)品。2.4 溶劑非溶劑法 在囊材溶液中加入一種對(duì)囊材不溶的溶劑(非溶劑)，引起相分離，而將藥物包裹成囊的方法。2.5 改變溫度法不加凝聚劑，通過(guò)控制溫度成囊，根據(jù)不同的囊材可先在高溫下溶解，后降溫成囊，或先制成W/O型乳狀液，再升溫使其固化。 2.6 液中干燥法液中干燥法是從乳狀液中除去分散相揮發(fā)性溶劑以制備微囊的方法。液中干燥法的干燥工藝包括兩個(gè)基本過(guò)程：溶劑萃取過(guò)程(兩液相之間)和溶劑蒸發(fā)過(guò)程(液相和氣相之間)。 3 物理法物理法是借助專門(mén)的設(shè)備通過(guò)機(jī)械攪拌的方式首先將芯材和壁材混合均勻，細(xì)化造粒，最后使壁材凝聚固化在芯材表面而制備微膠囊。根據(jù)所用設(shè)備和造粒方式的不同

7、，物理機(jī)械法制備微膠囊可采用空氣懸浮法( Wurster 法) 、噴霧法、靜電結(jié)合法、溶劑蒸發(fā)法、多孔分離法及真空鍍膜法等。3.1 空氣懸浮法該法是用流化床的強(qiáng)氣流將芯材顆粒懸浮于空氣中，通過(guò)噴嘴將調(diào)成適當(dāng)黏度的壁材溶液噴涂于微粒表面，再提高氣流溫度使壁材溶液中的溶劑揮發(fā)，從而使壁材析出而成囊。3.2 噴霧法（包括噴霧干燥法和噴霧凝結(jié)法）3.2.1 噴霧干燥法噴霧干燥法先將囊心物分散在囊材的溶液中，再噴入惰性熱氣流使液滴收縮成球形，進(jìn)行干燥固化。3.2.2 噴霧凝結(jié)法噴霧凝結(jié)法是將囊心物分散于熔融的囊材中，再噴于冷氣流使之凝聚而成囊的方法。3.3 溶劑蒸發(fā)法該法是將芯材、壁材依次分散在有機(jī)相中

8、，然后加到與壁材不相溶的溶液中，加熱使溶劑蒸發(fā)，壁材析出而成囊。3.4 多孔分離法利用圓筒的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，由導(dǎo)流壩不斷溢出囊材溶液形成液態(tài)膜，囊心物高速穿過(guò)囊材的液態(tài)膜形成微囊，再固化得到微囊。3.5 靜電結(jié)合法先將芯材與壁材各制成帶相反電荷的氣溶膠微粒，而后使其相遇，通過(guò)靜電吸引凝結(jié)成囊。3.6 包結(jié)絡(luò)合物利用環(huán)糊精中空且內(nèi)部疏水的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將疏水性芯材通過(guò)形成包結(jié)絡(luò)合物而形成分子水平上的微膠囊。3.7 擠壓法在低溫條件下生產(chǎn)微膠囊的技術(shù)，原理是將混懸在一種液化的碳水化合物介質(zhì)中的芯材與壁材混合物經(jīng)過(guò)模孔，用壓力將其擠進(jìn)壁材的凝固浴（使壁材發(fā)生凝固的浴液），壁材析出硬化成囊。三、微膠囊

9、的應(yīng)用進(jìn)展1 微膠囊在日用化學(xué)品中的應(yīng)用1.1 香料微膠囊將香料微膠囊化，可使香料適用于多種用途。在食品中，香料微膠囊可減少香料之間的相互作用并減少熱、光等作用。香料微膠囊用于洗滌劑，可以防止香料在水洗受熱時(shí)揮發(fā)變質(zhì)，有效地控制香料成分釋放。在墨水中加入香料微膠囊，將水性油墨噴出圖像后，香料微膠囊壓破，放出香氣。在刮涂游戲卡上涂一層香料微膠囊，當(dāng)被刮涂時(shí)釋放出香氣，可提高消費(fèi)者的興趣。1.2 化妝品微膠囊目前，許多化妝品采用微膠囊技術(shù)是由于特殊需要，將化妝品中某些原料包封起來(lái)，從而起到原料緩釋、遮蓋、助滲透等作用。1.3 洗滌用品微膠囊洗滌劑中常含增白劑、漂白劑、去污劑、表面活性劑、纖維柔軟劑

10、及蛋白酶等活性成分，這些活性成分都可作為芯材進(jìn)行微膠囊化處理，以保護(hù)敏感成分免受光、熱、濕、氧化、紫外線的負(fù)面影響或在貯存中引起的損失，便于加工、處理、包裝和運(yùn)輸。2.2 微膠囊技術(shù)在非織造布中的應(yīng)用微膠囊技術(shù)在非織造布中的應(yīng)用主要利用了微膠囊的三個(gè)性能。一是隔離性能，一些具有光敏、熱敏或生物性的材料作為芯材被包埋后，在需要釋放的時(shí)候，利用光、熱、壓力及生物作用等手段破壞壁材，即可釋放出芯材；二是緩釋性能，芯材通過(guò)囊壁逐步滲透揮發(fā)，延長(zhǎng)了作用時(shí)間；三是發(fā)泡性能，當(dāng)微膠囊處于一定溫度下時(shí)，芯材溶劑氣化，壁材被膨脹形成一個(gè)氣泡，便可達(dá)到發(fā)泡的目的，該性能主要用于發(fā)泡印花上。3 微膠囊技術(shù)在食品添加

11、劑中的應(yīng)用3.1 微膠囊化香精微膠囊化香精可以克服傳統(tǒng)香精極易揮發(fā)或氧化的缺點(diǎn)。3.2 微膠囊化人天然色素微膠囊化人工色素溶解性能高，穩(wěn)定性好。3.3 微膠囊化甜味劑將甜味劑微膠囊化后可使其吸濕性大為降低，同時(shí)微膠囊的緩釋作用能使甜味持久。3.4 微膠囊化酸味劑采用微膠囊技術(shù)，將酸味劑包埋起來(lái)，延長(zhǎng)食品的貯存期，還可通過(guò)控制釋放，以增進(jìn)風(fēng)味。3.5 微膠囊化營(yíng)養(yǎng)素微膠囊化營(yíng)養(yǎng)素不易受外界環(huán)境因素的影響而喪失營(yíng)養(yǎng)價(jià)值或使制品變色變味。4 微膠囊技術(shù)在制革中的應(yīng)用4.1 微膠囊染料將制革中的染料進(jìn)行微膠囊化，可以改進(jìn)染料的表面性能，不僅有利于與皮革纖維的結(jié)合，提高皮革的勻染性，還可以提高染料的利用

12、率并有利于廢水凈化，減輕對(duì)環(huán)境的污染。4.2 微膠囊涂飾劑 微膠囊技術(shù)應(yīng)用于涂飾劑，能夠改變其結(jié)構(gòu)組成，提高應(yīng)用性能，促進(jìn)涂飾劑產(chǎn)品的更新?lián)Q代。4.3 中空微球中空微球聚合物（hollow micro-aphere polymer，簡(jiǎn)稱HMP），HMP膠乳粒子含有能與皮蛋白纖維、礦物鞣劑結(jié)合的基團(tuán)，在制革中具有復(fù)鞣、涂飾、消光等多種功能。4.4 微膠囊香型整理劑將包有香水微滴的聚氨酯微膠囊應(yīng)用到皮革上，當(dāng)皮革受到機(jī)械應(yīng)變，就可釋放出芳香氣味。香味微膠囊具有用量少，香味持久，可掩蓋皮革異味，提高皮革檔次等作用。5 微膠囊技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用微膠囊化固定技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展很快。膠囊化技術(shù)應(yīng)用于生

13、物醫(yī)學(xué)中的具體實(shí)例是制造人工細(xì)胞；它是一種超薄球型聚合物膜，膜內(nèi)可將解毒吸咐劑、多酶、輔酶、抗體、抗原固定化，形成與人體細(xì)胞相似的一種人工細(xì)胞，由于膜很薄，可通過(guò)小分子毒物，而蛋白質(zhì)大分子不能通過(guò)，但人工細(xì)胞不被人體的免疫系統(tǒng)識(shí)別，植入體內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生抗性反應(yīng)。6 微膠囊技術(shù)在藥物中的應(yīng)用在醫(yī)藥領(lǐng)域中使藥物微膠囊化后的功效主要有：(1)可以大大減少服藥次數(shù)，屏蔽藥物的刺激性氣味。 (2)延長(zhǎng)藥物的生物活性，控制藥物釋放劑量，提高藥物療效。 (3)選擇適當(dāng)方法，使微膠囊壁膜起到暫時(shí)隔離的作用，將微膠囊藥品置于病灶附近，提高療效，減少副作用。 (4)將脲酶和活性炭包在微膠囊中制備人工腎；用聚丙烯酸等包

14、囊氟化碳可制備人工血液。 7 微膠囊技術(shù)在新材料方面的應(yīng)用生物體本身對(duì)傷口的自動(dòng)愈合功能隨著仿生學(xué)的發(fā)展而日益受到廣大科研工作者的重視，希望能將這一現(xiàn)象應(yīng)用于航空航天、國(guó)防、電子等領(lǐng)域。微膠囊技術(shù)的發(fā)展為材料的自修復(fù)提供了更大的可能性。由于相變材料是一種可再生、清潔的能源吸收、存儲(chǔ)材料，因此其在太陽(yáng)能利用、廢熱回收、循環(huán)液添加劑、智能紡織品、電子元器件封裝和新型建材等方而有著廣闊的應(yīng)用前景。將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于建筑材料中，可以使建筑物真正實(shí)現(xiàn)“冬暖夏涼”，而且不需要提供任何能源。其原理是在建筑材料中加入了可以蓄熱調(diào)溫的相變微膠囊。這種材料白天吸收外界熱量，夜晚釋放出來(lái)。目前，歐美已有多家公司生產(chǎn)這種用相變材料做成用于盛放