工艺参数对聚脲甲醛包覆环氧树脂微胶囊物性的影响

以聚脲甲醛为囊壁、双酚A 型环氧树脂( E-51) 和正丁基缩水甘油醚(501 # ) 混合物为囊芯, 采用原位聚合法合成聚脲甲醛包覆环氧树脂体系微胶囊。通过L16 (45 ) 正交试验研究了原料配比、终点p H 值、搅拌速率、酸化时间、平均升温速率等工艺参数对微胶囊的合成状态、粒径大小和分布的影响规律, 并利用扫描电子显微镜(SEM) 、光学2摄影显微镜(OM) 进行表征。结果表明: 原料配比和终点p H 值对微胶囊的合成状态有显著影响;适当延长酸化时间和增加升温速率, 有利于增加微胶囊表面的粗糙度; 随着搅拌速率的增加, 微胶囊的粒径减小、分布变窄。优化的工艺条件为: 原料配比为0. 8∶1 , 终点p H = 2. 0～4. 0 , 酸化时间为2. 0～3. 0 h , 升温速率为0. 17～0. 25 ℃·min -1 , 搅拌速率为325～350 r·min -1 。      

石蜡/聚脲相变微胶囊的制备及表征

以固体石蜡和液体石蜡熔融混合进行复配,复合石蜡的相变温度和相变焓都随固体石蜡含量的增加而升高,以固液比3∶7制备的复合石蜡熔点为28.3℃,相变潜热为100.04kJ/kg。以此复合石蜡作为微胶囊的芯材,以甲苯2,4二异氰酸酯(TDI)和乙二胺为单体,OP-10为乳化剂,采用界面聚合法在复合石蜡表面包覆聚脲囊壁材料制备石蜡/聚脲相变微胶囊,用扫描电镜(SEM)观察了乳化搅拌速度和反应温度对相变微胶囊表面形貌的影响,并用红外光谱(FTIR)、热重(TG)和差示扫描量热法(DSC)对相变微胶囊进行了表征。实验结果表明:在乳化搅拌速度2000r/min、反应温度70℃时制备的石蜡/聚脲相变微胶囊颗粒呈球形分布,平均粒径在3~4μm范围内,分散均匀,颗粒表面光滑、致密,熔点为28.1℃,相变潜热为58.4kJ/kg,包覆效率为87.5%。     

芯材表面修饰法制备聚脲石蜡相变微胶囊及其表征

采用芯材表面修饰法制备了聚脲石蜡相变微胶囊。首先在固体石蜡颗粒表面引入氨基(-NH2),制备表面氨基修饰的固体石蜡芯材,再加入2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)和改性胺固化剂,形成聚脲壁包覆芯材。用差示扫描量热仪、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和激光粒径分布仪表征了芯壁用量比以及搅拌速度对相变微胶囊结构和性能的影响。FT-IR测试结果表明,该方法成功地在固体石蜡微球的表面引入了氨基。固定转速时,随着芯壁用量比中TDI用量的增加,微胶囊相变潜热明显增加;在十八胺与TDI摩尔比相同的条件下,随着芯材制备搅拌速率的增大,微胶囊的平均粒径减小而相变潜热明显增加。当搅拌速率为800 r/min,十八胺与TDI摩尔比为1∶2时,所制备的聚脲石蜡相变微胶囊包覆完整,热稳定性好,平均粒径为18.262μm,相变潜热可达142.8 J/g,包覆率达63%以上。     

核壳质量比对石蜡-聚脲相变微胶囊性能的影响

以质量比为3∶7的固体石蜡与液体石蜡均匀混合得到复合石蜡,甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)单体和乙二胺(EDA)在乳化剂辛基酚聚氧乙烯醚的乳化作用下,通过界面聚合包覆在芯材复合石蜡的表面形成石蜡-聚脲相变微胶囊,对比差热曲线和加热-冷却曲线表征芯材复合石蜡的蓄热性能,探讨EDA与TDI质量比对聚脲囊壁产量的影响,以及核壳质量比对石蜡-聚脲相变微胶囊粒径、包覆效率以及蓄热性能的影响。结果表明:加热-冷却曲线与差示扫描量热曲线显示复合石蜡的熔点接近;聚脲囊壁的产量随着水合EDA与TDI质量比的增大近似线性增大,质量比达到0.5∶1.0后,聚脲囊壁的产量不再增大;核壳质量比为2.0∶1.0时制得石蜡-聚脲相变微胶囊的熔点为28.1℃,相变焓为58.4 k J/kg,包覆效率为87.5%,粒径约为4.32μm,粒径分布均匀。     

芯材制备条件对聚脲石蜡相变微胶囊性能的影响

采用吐温-80(Tween-80)和司班-80(Span-80)复配乳化剂,通过芯材表面修饰法制备以聚脲为壁材,石蜡为芯材的石蜡相变微胶囊材料。采用差示扫描量热仪、激光粒径分布仪和扫面电子显微镜对石蜡相变微胶囊进行了形貌表征和性能分析。通过对石蜡相变微胶囊芯材制备的单因素试验,对聚脲石蜡相变微胶囊的性能进行了研究。实验结果表明,复配乳化剂的使用能使芯材乳液的稳定性增加,而复合乳化剂用量、搅拌速率和乳化时间的延长有利于芯材乳液的稳定性的增加;芯材制备过程中,搅拌分散转速、搅拌分散时间及搅拌降温速率对石蜡相变微胶囊的性能有重要影响。     

准均匀分散电子墨水微胶囊的制备研究

在明胶阿拉伯胶复合凝聚过程中,通过控制十二烷基硫酸钠(SDS)浓度和搅拌速度,制备了准均匀分散的电子墨水微胶囊。实验表明:随着SDS浓度和搅拌速度的增加,囊芯液滴的平均粒径减小;同时,囊芯液滴的平均粒径的对数与搅拌速度的对数呈现出良好的线性关系。在最佳实验条件(SDS 0.01%(质量分数),搅拌速度800r/min)下获得的微胶囊大小均匀且形状规则、表面光滑无粘连,平均粒径约为40μm,湿胶囊壁厚约为2μm。     

不同乳化剂种类对硬脂酸十二烷基酯相变微胶囊的性能影响

分别采用十二烷基苯磺酸钠/聚乙烯醇(SDBS/PVA)、吐温20和辛基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)3种不同的乳化剂，通过原位聚合法制备了以硬脂酸十二烷基酯(DS)相变材料为核、三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壳的相变微胶囊。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差式扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)对微胶囊的表面形貌、化学结构、相变性能和热稳定性进行了表征。结果表明，所得相变微胶囊呈圆球形，表面较为粗糙；与SDBS/PVA复配乳化剂相比，以非离子型乳化剂吐温20和OP-10制备的相变微胶囊粒径较小；当采用吐温20为乳化剂时，所得微胶囊具有良好的储热能力，熔融焓高达139.2J/g,囊芯含量为69.5%;由于DS本身的蒸发温度较高加上进一步的封装，所制备的相变微胶囊表现出良好的热稳定性，其耐热温度可达250℃。     

包覆石油醚的脲醛微胶囊的制备

以脲醛树脂为壁材,石油醚为芯材,通过原位聚合法制备微胶囊。利用光学显微镜(OM)、气相色谱(GC)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)和热重分析法(TGA)等手段研究了芯壁材质量比、乳化剂用量、搅拌速率对微胶囊表面形态和性能的影响。结果表明,当芯壁材质量比为0.8∶1,乳化剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)用量为7%,搅拌速度控制在600 r/min时,得到的微胶囊产率为81.14%,形态较好,平均粒径为50μm,在200℃时失重率为14%。     

不同分散手段和反应条件对合成酚醛环氧树脂微胶囊的影响

以交联后的酚醛环氧树脂作为囊壁,溶有分散蓝的二芳基乙烷作为囊芯,通过界面聚合法制备了酚醛环氧树脂微胶囊.探讨了反应过程中电动搅拌和高速分散对微胶囊合成的影响,并使用扫描电镜和激光粒度仪对微胶囊表面形貌、结构、囊壁厚度和粒径分布进行了表征和测试.通过调节电动搅拌机转动速度,能够制得粒径100～500μm的微胶囊;通过高速分散器分散乳液,调节不同反应时间和温度,可制得粒径10～100μm的微胶囊.制得的微胶囊粒径分布均匀,密封性好,囊壁厚度在50nm左右.     

石蜡为芯材的微胶囊的直接原位聚合法制备和性能

采用直接原位聚合法制备了以石蜡为囊芯的脲醛树脂微胶囊,并利用激光粒径分布仪、X射线衍射仪、差示扫描量热仪(DSC)和傅立叶转换红外光谱仪分别分析了微胶囊的粒径分布、热稳定性、热焓值和壳结构.结果表明,所得微胶囊粒径分布均匀,并具有良好的热稳定性和较高的相变潜热;影响石蜡微胶囊相变潜热和平均粒径的主要因素包括芯壁材料比、搅拌速度、温度、系统改性剂PVA(聚乙烯醇)用量等;最佳工艺条件为囊壁比 0.78:1 ,反应温度70 ℃,搅拌速率2500r/min,系统改性剂PVA用量0.26g,pH=2.0～3.0.     

脲醛树脂包覆α-烯烃减阻聚合物微胶囊的制备与性能

在阐述了尿素与甲醛聚合制备微胶囊壁材反应原理的基础上,以尿素与甲醛为壁材原料,运用原位聚合法研究了包覆α-烯烃减阻聚合物微胶囊的制备工艺,利用粒度分析仪、红外光谱仪、同步热分析仪和模拟环道油品减阻率评价系统等,对微胶囊制备、储存稳定和溶解性能进行了研究。结果表明:在酸性条件下,以尿素与甲醛为微胶囊化原料,采用原位聚合法制备包覆石油减阻聚合物颗粒的微胶囊,制备工艺具有反应温和、缩聚反应可控,可有效缩短反应时间等特点。制备的脲醛树脂包覆α-烯烃减阻聚合物微胶囊粒度分布主要集中在200μm处,微胶囊可长期保持较好的圆润小球状态,具有良好的热力学稳定性。静压耐压储存稳定性和热力学稳定性研究结果表明,微胶囊可完全满足储存稳定性的要求。脲醛树脂包覆α-烯烃减阻聚合物微胶囊在输送油品中具有优良的溶解性,与未包覆的减阻聚合物颗粒减阻率接近,微胶囊溶解后减阻率较未包覆时略有延迟,但减阻率峰值依然与未包覆时相当,可满足现场工程实际应用。     

水泥石自修复用聚脲甲醛微胶囊的制备及性能

采用原位聚合法制备聚脲甲醛包覆水性环氧树脂微胶囊,测定其产率及含芯量,表征了表面形貌及化学结构,并考察了微胶囊水泥石修复性能。结果表明:芯壁比为2.4∶1时微胶囊最佳,含芯量达76.1%,粒径约为200μm;微胶囊掺量为1%时,水泥石同时具有良好的压缩强度和修复性能,极限预破坏修复率为87%;预破坏程度为60%时,修复率最高;微胶囊粗糙蓬松的外壁与水泥石基体有良好的胶接性,内壁厚约0.5μm,易在水泥石基材中发生应力撕裂而发挥修复作用。     

纳米微球在生物医药领域的应用

纳米微球技术是近年来在生物技术应用中最为热门的前沿技术之一。各种微球产品的应用给生物技术研究带来了新的课题,形成了众多新的研究领域。从生物技术的发展现状和未来方向出发,对纳米微球在生物医药研究中几个重要领域的应用前案进行了综述。     

Preparation and properties of poly(urea–formaldehyde) microcapsules filled with epoxy resins

The poly(urea–formaldehyde) (PUF) microcapsules filled with epoxy resins have potential for self-healing or toughening polymeric composites. A series of PUF microcapsules containing epoxy resins were synthesized by selecting different process parameters including surfactant type, surfactant concentration, adjusting time for pH value and heating rate. The effects of process parameters on the size and surface morphology of microcapsules were discussed. The storage stability, solvent resistance and the mechanical strength of microcapsules were investigated. The morphology of microcapsules was observed using scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM). The results indicate that the formation of microcapsules is affected by the surfactant type. The size of microcapsules can be controlled by the surfactant concentration. The surface morphology of microcapsules can be adjusted by the surfactant concentration, the adjusting time for pH and the heating rate. The microcapsules prepared by using surfactant sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS) show good storage stability, excellent solvent resistance and appropriate mechanical strength.     

高温相变石蜡-脲醛树脂微胶囊的制备及表征

通过原位聚合法合成了以高温相变石蜡(相变区间为75~85℃)为芯材,三聚氰胺改性脲醛树脂为壁材的相变微胶囊。采用DSC、SEM、导热系数仪等分别对石蜡-脲醛树脂(Paraffin-UF)微胶囊的形貌、热性能等进行了表征。分析了NaCl溶液、三聚氰胺以及石墨烯的添加对微胶囊的影响。结果表明:适量NaCl的添加能改善微胶囊表面形貌,三聚氰胺的添加能提高微胶囊的生成量。添加质量分数为0.03%的石墨烯,在80℃时微胶囊的导热系数提高了55.56%,而且其热稳定性有所提高。     

聚乳酸微胶囊的层层自组装及表征

以碳酸钠和氯化钙为原料制备的碳酸钙微球为模板,采用层层自组装的方法,将左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)逐层组装在碳酸钙微球上,然后用乙二胺四乙酸二钠(EDTA)去除模板碳酸钙后成功制备了聚乳酸中空微胶囊,并采用扫描电镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、激光共聚焦显微镜、差示扫描量热仪和广角X射线衍射仪对微胶囊进行初步表征。结果表明,微胶囊层形成的层间驱动力为聚乳酸异构体之间的立构复合作用,微胶囊呈现经典的褶皱状,囊壁厚度约为90~100nm,内部为空腔结构,囊壁允许小分子物质透过,在载药缓释领域具有很好的应用前景。     

微胶囊相变材料的制备与特性研究

采用原位聚合法制备以石蜡为芯材、脲醛树脂为壳材的微胶囊相变材料,并通过丝网印刷技术,结合热固性聚氨酯网印粘合剂将微胶囊涂布于棉布上.考察了乳化剂的种类及用量和人工汗液对微胶囊性能的影响,分析了对经MCPCM涂布的棉布布料的热性能.研究结果表明,使用复合乳化剂制备的微胶囊相变材料表面光滑,密封良好.微胶囊相变温度和相变潜热分别为34.10℃和143.8J/g,经过20次热循环后,相变温度和相变潜热都变化不大.微胶囊经人工汗液分别浸渍20min、40min和60min 后,其相变温度和相变潜热无明显变化.微胶囊与网印粘合剂结合的复合材料涂布于棉布上,其相变温度和相变潜热均有降低.     

Surface-engineered Microcapsules by Layer-by-layer Assembling for Entrapment of Corrosion Inhibitor

Microcapsules containing core materials are promising component for developing self-healing coatings.In the present work,urea-formaldehyde capsule containing core material with size of micrometer was prepared by in-situ encapsulation method.The morphology of the microcapsules was characterized by scanning electron microscopy.A corrosion inhibitor,benzotriazole,was successfully loaded on the outside of microcapsules by layer-by-layer assembling using polyelectrolytes.Thus,the modified microcapsules are promising to provide healing ability combined by release of interior core material and exterior corrosion inhibitor.     

Preparation of Polymeric Microcapsules: Formulation Studies

Air-filled microcapsules were prepared by freeze-drying different oil-in-water emulsions containing biodegradable polyester as the wall-forming material. The aim of this work was to find an acceptable formulation with respect to the microcapsule suspension and the stability of the emulsion during the production process. The influence of various formulation parameters (concentrations of mannitol, polymer, and surfactant; pH; oil-in-water phase ratio) was investigated in a factorial design. The results were treated by ordinary least-square (OLS) regression and partial least-square regression (PLSR). In a previous work, air-filled microcapsules were successfully made using human serum albumin as the surfactant in the emulsion . In the present work, a new block copolymer based on poly(ethylene glycol) (PEG) was implemented as the surfactant to replace human serum albumin. It was found that the new block copolymer is a suitable replacement for human serum albumin. The concentration of the polymer in water and the concentration of the surfactant in the oil phase and the interaction between these variables had a significant influence on the stability of the emulsion at 60°C. A surfactant concentration of approximately 2% (w/v) in water was necessary when the concentration of the wall-forming polymer was below 5% (w/v) in (-)-camphene. The concentration of the polymer in the oil phase influenced the yield, measured as the volume concentration of particles in suspension per milligram of polymer added and as acoustic effect per milligram of polymer. Low levels of polymer concentration in (-)-camphene (<5% w/v) gave the highest yield. Excess polymer in the oil phase did not form microcapsules, but precipitated in the suspension or was included in the wall of the microcapsules. Addition of mannitol protected the microcapsules from being destroyed during freeze-drying and resulted in freeze-dried products with few cracks, little shrinkage, and higher suspension yield.