界面聚合

界面聚合法：是将芯材乳化或分散在一个溶有壁材的连续相中，然后在芯材物料的表面上通过单体聚合反应而形成微胶囊。在界面聚合法工艺中，主要采用缩聚反应。对芯材为水溶性的物料，可参照下列描述：将一种多官能度的氨溶解于心材物料中形成混合液，然后被分散到一种水不溶性的溶剂中并形成一定的液滴尺寸，将溶剂可溶的另一种多官能度的异氰酸盐加入到该有机相中，在界面迅速的发生聚合反应而产生胶囊外壳。由于界面反应速度高，所以对于最终产品较难控制。在聚合反应过程中，反应速率、聚合物的分子量与结晶度以及高聚物本身的性质对最终的微胶囊都有较大的影响。在不同条件下形成的壁有不同的结构将会导致不同的扩散性能，要获得较好的缓释性就必须有较厚的壁，相应需用较高浓度的单体，在较高速率下形成的壁具有较高的无定型部分，无定型含量高的聚合物壁要比无定型含量低而结晶度高壁扩散性能好。界面聚合发生在两种不同的聚合物溶液之间，将两种活性单体分别溶解在不同的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液中时，相互间可发生聚合反应。该反应是在两种溶液界面间进行的，界面聚合反应法已成为一种较新型的微胶囊化方法。利用界面聚合法可以使疏水材料的溶液或分散液微胶囊化，也可以使亲水材料的水溶液或分散液微胶囊化。常见的过程为：单体A存在于与水不相混溶的有机溶剂中，称为油相。然后将含单体A的油相分散至水相中，使其呈非常微小的油滴。当把可溶于水的单体B加入到水相中，搅拌整个体系时，则在水相和油相界面处发生聚合反应，结果在油滴表面上形成了聚合物的薄膜，油被包埋在该薄膜之内，得到含油的徽胶囊。反之当把含有单体B的水溶液分散到油相中去．使其分散成非常小的水滴，再将单体A加人到油相中，则可获得含水的微胶囊，由于界面聚合法中连续相与分散相均必须提供活性单体，因此微胶囊化的效率高界而聚合法微胶囊化产品很多。例如：甘油、水、药用润滑油、酶、血红蛋白等界面聚合法制备微胶囊的过程包括：①通过适宜的乳化剂形成油／水乳液或水／油乳液，使被包囊物乳化；②加人反应物以引发聚合，在液滴表面形成聚合物膜；③微胶囊从油相或水相中分离。在界面反应制微胶囊时，影响产品性能的很重要因素是分散状态。搅拌速度、粘度及乳化剂、稳定剂的种类与用量对微胶囊的粒度分布、囊壁厚度等也有很大的影响。作壁材的单体要求均是多官能度的．如多元胺、多异氰酸酯、多元醇等。反应单体的结构、比例不同，制备的微胶囊的性能也不相同。采用界面聚合法以对苯二甲酰氯、乙二胺为单体，制备分散蓝2BLN微胶囊;改性十二水磷酸氢二钠为芯材,分别采用乙二胺和乙二醇与甲苯二异氰酸酯的缩聚产物作为壁材,制备了十二水磷酸氢二钠微胶囊。采用界面聚合法制备聚酰胺微胶囊，工艺方便、简单，反应速度快，效果好，不需要昂贵复杂的设备，可以在常温下进行；同时与传统的方法相比，不需要加入固化剂，降低了生产成本。界面缩聚反应的特点是：两种含有双(多)官能团的单体，分别溶解在不相混溶的两种液体中，缩聚反应在两相界面上进行。在不加搅拌的情况下，两种缩聚反应的单体在界面上接触，几分钟后即形成缩聚产物的薄膜或皮层。在向上抽拉这种薄膜或纤维时，可以得到连续的簿膜或长丝。而缩聚反应在界面上进行下去，直到单体完全耗尽为止。参加聚合反应的单体必须有两类：一类是油溶性的单体，另一类是水溶性的单体，它们分别位于芯材液滴的内部和外部，并在芯材液滴的表面上反应形成聚合薄膜。在制各微胶囊时使用的界面聚合法中，通常采用水一有机溶剂作为两种不相混溶的液相体系。通常使用的与水不相混溶的有机溶剂有：二氯甲烷、三氯甲烷、1，I，1一三氯乙烷、四氯化碳、苯、甲苯、二甲苯、戊烷、环已烷、矿物油或上述几种溶剂的混合物。此外有时还使用既是溶剂又是反应试剂的高分子单体作溶剂，如苯乙烯等。溶于水相的双(多)官能团的反应单体，主要是二(多)元胺、二(多)元醇或二(多)元酚类有机物。利用界面缩聚反应制备高分子化合物有以下五个优点：①反应速度快。缩聚反应甚至可在几分钟内完成。②反应条件温和。在室温下即可进行反应，并且能得相对分子质量很高的产物。有的缩聚反应产物的相对分子量可达50万。③对反应单体纯度要求不高。即使单体中含有杂质也可以得到相对分子质量很高的产物。④对两种反应单体的原料配比要求不严。即使原料比例与反应比例差别较大，对产物相对分子质量影响也不大。⑤由于反应物可以从界面不断取走．因此反应是不可逆的。所以界面缩聚反应无需像其它方法的缩聚反应那样用抽真空或其它方法去除反应产生的小分子副产物．以利缩聚反应正向进行。界面聚合反应的技术特点是：两种反应单体分别存在于乳液中两种不相混溶的分散相和连续相中，而聚合反应是在相界面上发生的。这种制备微胶囊的工艺方便、简单，反应速度快，效果好，不需要昂贵复杂的设备，可以在常温下进行，避免了由于要求严格控制温度给操作带来的困难。根据界面聚合两相单体的不同组合，可将界面聚合体系分为多元胺--多元酰氯、多元酚--多元酰氯、多元异氰酸酯--多元胺等体系。以多元胺和多元酰氯作为两相单体的界面聚合体系是最为常见的反应类型。其中根据酰氯的类型又可分为多元碳酰氯、多元磺酰氯、多元酰氯衍生物等。进行界面聚合的水相单体一般是多元胺，包括芳香胺和脂肪胺等。有机相以多元碳酰氯居多。表l-4列出常见的多元酰氯：有机相中的多元酰氯在聚合反应起到交联剂的作用，而水相中的多元胺作为聚合反应的单体起到更为重要的作用。通过使用不同的多元胺作为反应单体，能够得到具有不同突出性能的活性层，特别是引入一些带有特殊功能性的多元胺，能够使获得的复合纳滤膜具有特殊用途。聚酰胺微胶囊的制备及其缓释性能研究本文主要介绍了微胶囊技术的研究进展、主要功能、分散染料微胶囊的制备方法及影响因素。选用分散染料2BLN(1，5-二羟基-4，8-二氨基葸醌溴化物)为芯材，以对苯二甲酰氯和乙二胺为壁材，采用界面聚合法制备聚酰胺微胶囊。首先，介绍了囊膜的合成机理并研究了微胶囊囊芯的缓释原理。其次，采用单因素实验确定了实验的工艺条件。工艺条件如下：选用OP-10为乳化剂，PVA为保护胶体，介质的pH值为12～13，反应温度为25℃左右，壁材配比为1：2，乙二胺溶液在5min内匀速加入，反应时间为15min。最后，采用单因素实验讨论了相比、芯壁比、乳化剂用量等因素对微胶囊释放速率的影响并得出了比较适宜的反应工艺条件。结果表明搅拌速度、乳化时间、乳化剂的用量和芯壁比对释放速率有正影响，而相比(油/水)、PVA用量对释放速率有负影响。反应条件如下：芯壁比为1：3～1：4，乳化剂OP-10(十二烷基酚聚氧乙烯醚)小于2.0％，相比为10：90～15：85，PVA(聚乙烯醇)用量不超过1.0％，搅拌速度不小于800rpm，乳化时间不小于20min。聚酰胺-聚脲大胶囊的制备及表征本文用己二胺、四乙烯五胺为水相反应物质，己二酰氯、甲苯二异氰酸酯为油相反应物质，通过悬浮界面聚合的方法合成了聚酰胺—聚脲共聚结构囊壁的大胶囊。胶囊粒径在0.5毫米至2毫米之间。通过改变各种成膜物质比例合成不同组成和性能的大胶囊。实验采用红外光谱法对不同组成胶囊壁进行了定性研究比较，实验研究了反应物比例、搅拌速度对胶囊平均粒径大小的影响。利用实验室自制设备横向比较了不同组成胶囊强度的大小。实验对制得的大胶囊进行了缓释性能的研究。利用紫外分光光度计以乙醇为萃取剂研究了包囊低挥发物质(邻苯二甲酸二甲脂)胶囊的液相缓释性能。采用气相紫外光谱法测定了包囊高挥发物质(甲苯)胶囊的气相缓释性能。主要取得了以下结果：1.对于不同组成胶囊壁红外光谱进行分析，可以得出胶囊壁的组成变化和反应物配比变化的相关，和预想的结果一致。证明了该实验方法的可行性。2.研究得到了胶囊粒径大小随着反应物配比变化的规律，得出胶囊粒径随着TDI用量的增加先增大后减小，单独使用TDI作为油相反应物质得不到大粒径胶囊。胶囊在己二酰氯与TDI当量比为5：1时粒径有最大值。胶囊粒径随着四乙烯五胺用量增加略有减小，单独使用己二胺作为水相反应物质得不到胶囊，仅生成聚合物结块。3.研究了搅拌速度对聚合物粒径的影响，得出该实验符合一般界面聚合生产微胶囊的一般规律，即胶囊粒径随着搅拌速度的增加而变小，粒径分布随着搅拌速度的增加而变窄。4.对胶囊强度的横向比较发现，胶囊强度随着TDI用量的增加有一定的提高。当TDI用量达到一定值时，胶囊在压力下没有明显的破裂过程。四乙烯五胺用量的增加会使胶囊变的较脆，而己二胺用量较大的情况下胶囊较韧。5.对胶囊缓释的研究发现，同等条件下大粒径胶囊的缓释速度明显慢于小粒径胶囊。气相缓释的研究表明胶囊对于易挥发物质同样具有良好的缓释作用界面聚合法制备复合膜是利用两种反应活性很高的单体在两个互不相溶的溶剂界面处发生聚合反应。