微胶囊制备及研究

微胶囊制备及研究（精选10篇）

微胶囊制备及研究 篇1

随着科技的进步、人们需求的增加, 微胶囊技术被应用于生物医药、食品等领域, 并得到长足发展。通过实际应用发展出多种新的微胶囊性能分析方法、新的微胶囊制备工艺、新的表征微胶囊外部和内部结构的理论等。文章综述微胶囊结构和性能等方面的最新研究成果。

制备微胶囊的新方法

微胶囊的制备方法有相分离法、凝聚反应法、物理机械法三大类。其中相分离包括水相分离和油相分离;凝聚反应包括原位聚合、界面聚合和悬浮胶联;物理方法包括微囊颗粒干燥、萃取等方法。

相分离法

通过加入聚合物的非溶剂、降低温度等手段, 使已乳化的芯材或溶有壁材的连续相形成黏稠的非沉淀液相, 包裹在芯材料上形成微胶囊, 即为相分离法, 又称凝聚法。不同壁材在水中溶解度的不同, 相分离法又分为水相分离法和油相分离法。

凝聚反应法

将选配好的凝化剂制成油包水 (或水包油) 悬浮液, 再通过喷洒水溶性 (或油溶性) 反应物的水溶液 (或油溶液) 进入已制成的油包水 (或水包油) 悬浮液中, 通过加入非水溶性 (或水溶性) 的反应物引发凝聚反应, 从而形成表面聚合物膜, 使含水微胶囊 (或含油微胶囊) 从水相 (或油相) 中分离, 即为凝聚反应法。利用凝聚反应法制备的乳酸菌胶囊用于乳酸发酵时, 会增加发酵时活菌的数量。一些学者通过将乳酸杆菌液与添加聚甘油脂肪酸的氢化油混合, 形成复合型乳状液, 再分散于乳酸钙溶液中, 最终形成W/O/W型乳状液, 被称为复乳状液法。将W/O/W型乳状液逐滴加到果胶类的成模液中, 制成内部为乳状液的微胶囊, 这就形成一层固化的油脂膜作为屏障, 有效地提高在酸性环境下菌体的稳定性。

外压法

以海藻酸钠为材料进行微胶囊固化应用是最传统、最普通的方法, 即外压法。部分学者将1%的Ca Cl2溶液作为囊壁, 乳酸菌与0.5%的海藻酸钠溶液混合液作为芯材, 进行外压固化成囊, 所得微囊贮藏在低温条件下, 研究发现乳酸菌的活菌数较未固化前提高了2个数量级。由于成囊凝胶壁材网络结构被菌体破坏, 使小分子物质易通过断裂处进入, 导致菌体死亡, 故产品不具有耐胃酸性。以海藻酸钠为壁材, Ca Cl2为固化液制备的微胶囊, 其芯材乳酸菌有较好的包裹率和成品产率, 但由于制备过程中的干燥程序对微胶囊化乳酸菌的存活率有很大影响, 仍有待改进。近年来, 针对微胶囊壁材无法有效地适应胃酸环境, 部分学者进行大量尝试, 其中将海藻酸钠与乳酸菌菌液在固化液中固化, 制得微囊颗粒, 然后加入壳聚糖与海藻酸钠的混合物形成壁膜, 这样制得的微胶囊具有较好的耐胃酸性, 可在模拟胃液中存放1.5 h, 取得较好的效果。

微囊颗粒干燥法

采用单一手段将溶液、乳液或悬浮液等干燥后制成粉状胶囊制品的方法被称为微囊颗粒干燥法。该方法使用较多的微胶囊化材料为液体石蜡、柠檬油和羟基化糊精。为提高乳酸菌的存活率, 则需材料成囊时的干燥温度远低于材料本身的干燥温度, 而液体石蜡、柠檬油和羟基化糊精等正好达到要求。魏华等人验证了这一理论, 他们对保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌进行微囊颗粒干燥微胶囊化, 实验发现活菌的存活期明显延长。相较于界面聚合法、相分离法和挤压法, 喷雾干燥法效率高, 时间短、所需温度低、产品的分散性和溶解性好等优点, 便于应用于工业生产中, 但成品微胶囊中乳酸菌分散不均、制备过程中成活率不高等问题制约了其发展, 有待进一步研究。

微胶囊技术应用于食品工业

食品化微胶囊

微胶囊技术应用于食品行业后, 迅速在很多食品领域发挥极其重要的作用, 如粉末油脂、粉末酒类、微胶囊饮料和人造鱼子酱等, 以粉末油脂和微胶囊饮料为例具体阐述。

1.粉末油脂

实用油在常温下呈液态或固态, 液态为油, 固态为脂。传统的食用油脂, 不易保存, 在空气中易氧化变质, 影响产品质量, 限制其使用。而采用微胶囊技术生产的粉末油脂可以克服上述弊病。

2.微胶囊饮料

(1) 微胶囊乳制品

微胶囊乳制品主要包括以下两种: (1) 果味奶粉是将果汁等调味剂与奶粉进行混合调配形成微胶囊, 有效地隔绝了奶粉蛋白与有机酸等物质的直接接触, 保证果味奶粉等乳制品的质量。 (2) 可乐奶粉将可乐饮料中的香精、膏剂和磷酸等先进行包埋, 再与奶粉混合, 所得可乐奶粉不结块, 冲泡后有明显的可乐风味, 且泡沫丰富、细腻、持久。

(2) 微胶囊化茶饮料

利用微胶囊技术对茶叶中的敏感成分进行选择性包埋, 避免不利现象和反应, 最大限度地保持茶制品应有的色泽和风味。常见的微胶囊化茶饮料有保香茶饮料 (包括绿茶饮料、加香茶叶等) 、澄清茶饮料、高香优质速溶茶。

(3) 胶囊果蔬饮料

将微胶囊技术应用于果蔬饮料中, 把果蔬汁制成彩色胶囊, 再加入饮料中, 营养物质均匀, 色素稳定, 可提高饮料的感官特性。

微胶囊化添加剂

微胶囊技术应用于添加剂行业, 可显著改善添加剂的性状和稳定性, 主要应用于香精、色素、甜味剂、营养强化剂、防腐剂和抗氧化剂等。

微胶囊技术在食品加工中其他方面的应用

微胶囊技术在食品加工中其他方面也有很多重要的应用, 主要在于益生菌的包埋、功能成分的微胶囊化、蘑菇增长促进剂和酶工程方面。

结语

微胶囊的特殊结构和性质决定了微胶囊的研发和应用具有十分广阔的前景。但微胶囊技术起步较晚, 其基础研究不够成熟, 仍需深入研究和解决一些理论和实际问题。例如, 精密控制形成微胶囊的平均粒径、控制微囊表面点位的位置、细致控制微胶囊在释药位置的缓释速率、使载药微胶囊组织相容性增至最大而抗原性减至最小、开发出性价比较高的微胶囊囊壁壁材。从实验到实际应用, 仍有一段很长的路要走, 所以要克服暂时的困难, 开发出有利于社会发展进步、有益于人们生活生产的技术, 实现微胶囊的价值。

微胶囊制备及研究 篇2

双歧杆菌对人体有重要的.生理和保健功能,但双歧杆菌必须通过胃环境以大量的存活菌到达肠道并能定殖于肠粘膜上才能发挥益生作用,微胶囊技术可以解决这一难题.综述了双歧杆菌微胶囊技术的研究现状,比较了双歧杆菌微胶囊的制备方法,如挤压法、喷雾干燥法、空气悬浮法、相分离凝聚法等,并展望了双歧杆菌微胶囊技术的应用前景.

作 者：李良 魏庆梅 杜鹏 霍贵成 LI Liang WEI Qing-mei DU Peng HUO Gui-cheng 作者单位：李良,杜鹏,霍贵成,LI Liang,DU Peng,HUO Gui-cheng(东北农业大学,黑龙江,哈尔滨,150030)

魏庆梅,WEI Qing-mei(黑龙江飞鹤乳业有限公司,黑龙江,克东,164021)

鹿血活性多肽微胶囊的制备 篇3

材料与方法

材料：自制鹿血活性多肽，阿拉伯胶，变性淀粉，麦芽糊精等

方法：

鹿血活性多肽微胶囊的制备。（1）流程：鹿血活性多肽+变性淀粉→充分搅拌混合→阿拉伯胶+麦芽糊精→均质→喷雾干燥→得微胶囊

（2）操作方法：取鹿血活性多肽30ml（固形物含量20%约6g）与变性淀粉按一定比例（1：0.5、1：1、1：1.5、1：2、1：3）混合，用55℃的纯水分别溶解阿拉伯胶和麦芽糊精，按一定的比例（1：0.5、1.5：1、1：1、1：1.5、0.5：1）混合，再与鹿血活性多肽和变性淀粉的混合物混合均质制成乳浊液，依一定的流量进行喷雾干燥，制得微胶囊。

包埋率的计算。包埋率是指芯材被壁材包裹的比率。其计算公式如下：

包埋率=（微胶囊内芯材质量/投放芯材质量）×100%

结果与讨论

芯材的制备。经试验（见图1），随着变性淀粉的添加量的增加，微胶囊的包埋率也上升，在鹿血活性多肽与变性淀粉的比例为1：1.5时，达到较大，然后呈现平缓升高的趋势，由此判定在1：1.5时最为合理。

壁材的制备。根据试验结果（如图2），阿拉伯胶与麦芽糊精的比例在1：1时，其包埋率最高86.5%。

芯材壁材比例对微胶囊包埋率的影响。芯材壁材按比例混合后经均质处理，制成乳浊液，观察其包埋情况。结果如图3，芯壁材比为1：1.4时，其包埋率高。壁材使用高于1：1.4时，虽然包埋率高，但因壁材使用过多，生产成本也会提高，不够经济。

微胶囊的制备。喷雾干燥的条件对微胶囊的成型及包埋率影响也是很大的。依据影响因素进行微胶囊工艺条件的正交试验（见表1），由极差分析得知影响包埋率的因素主次关系为：料液浓度>物料流量>进风温度。试验结果表明料液浓度20%，进料流量300ml/h，进风温度180℃时，其包埋比较完整，包埋率比较高。

鹿血活性多肽微胶囊制备中，其多肽与载体的比例为1：1.5，芯材与壁材比例为1：1.4，喷雾干燥的最优工艺条件为料液浓度20%，进料流量300ml/h，进风温度180℃，所得微胶囊的包埋比较完整，包埋率比较高达87.14%。

基金项目：长春市重大科技攻关计划（鹿血活性多肽微胶囊制备及产业化关键技术，项目编号：14KG070）。

（作者单位：武军、 秦凤贤 、贾冬舒、 胡铁军、 陈巍 ，长春科技学院生物食品学院；庄红 、张鸣镝 ，吉林大学军需科技学院）

微胶囊制备及研究 篇4

关键词：相变微胶囊,潜热型功能热流体,添加剂,主动式应用

微胶囊化相变材料是以相变材料为芯材, 以有机或无机聚合物、高分子和金属 (合金) 等为壳材制成的一种微小颗粒状功能材料。该材料具有储能密度高、适用温度范围广、相变材料不与外界接触、相变过程中温度近似恒定、可以实现能量在不同时间及空间位置之间的转换、能重复使用等特点。因此, 研究这种功能材料的主动式及被动式应用对节能减排、可持续发展有重要意义。

本研究重点归纳相变微胶囊功能材料的制备及性能表征手段, 并结合其在建筑、暖通空调、热能输运及储存等领域的应用基础研究现状, 指出在当前研究中所存在的问题和发展方向。

1 相变微胶囊制备、表征与改性

相变微胶囊功能材料制备技术起源于20世纪50年代, 在70年代得到快速发展。Hawlader[1]以石蜡为芯材, 采用复合凝聚法制备了相变微胶囊, 粒径为50~100μm, 并使用DSC测试了热能储存与释放能力。结果显示, 壳层材料所占比例越大, 封装率越高;亲水性依赖于相变材料和壳层材料的比值, 比值越大, 亲水性越差;当比值固定时, HCHO浓度越高, 亲水性越差。随后, Hawlader[2]采用复合凝聚法和喷雾干燥法制备了相变微胶囊。DSC测量结果显示, 无论是复合凝聚法还是喷雾干燥法所制备的微胶囊的热能储存和释放能力为145~240J/g。

Alvarado[3,4]采用复合凝聚法以正十四烷为芯材制备了微胶囊, 粒径分布为90~125μm。研究发现, 0.2%质量分数的硅粉对抑制相变微胶囊的过冷度毫无效果;然而添加2%或4%的十四 (烷) 酰可以成功的抑制过冷度。十四烷的熔化潜热随着成核剂比例的增加而降低;DSC的检测结果还显示初凝固温度点与冷却速率成反比;且粒径小于10μm时, 微胶囊表现出较好的耐久度和耐冲击特性。Fan[5]以正十八烷为芯材、三聚氰胺甲醛树脂为壳材, 并添加成核剂, 通过界面聚合法制备了平均粒径为1μm的相变微胶囊。作者研究了不同成核剂成分对微胶囊的分散性和表面特征的影响, 通过比较发现, 添加20% (wt, 质量分数) 的石蜡, 可以有效的阻止过冷度, 且对微胶囊的分散和表面形态没有影响。

Zhang[6]采用原位聚合法以正十八烷为芯材、三聚氰胺甲醛树脂为壳材制备了微胶囊, 并以通过改变壳材中尿素、三聚氰胺、甲醛的摩尔比来提高胶囊化的正十八烷的热稳定性。当粒径分布为0.4~5.6μm, 尿素、三聚氰胺、甲醛的摩尔比为0.2∶0.8∶3时微胶囊的最高热稳定温度为163℃。随后, Zhang[7]用5.0~50vt.%的环己烷与95.0~50.0vt.%的正十八烷混合作为芯材、三聚氰胺甲醛为壳材, 采用原位聚合法制备了微胶囊。研究发现, 包含膨胀空间的微胶囊的焓差明显减少;壳材的渗透性随环己烷含量的增加而降低;不同的环己烷含量使得微胶囊的稳定性存在一个最大值。

Kim[8]以混合了水性聚氨酯的正十八烷为芯材制备了相变微胶囊, 并在壳材中添加尼龙纤维以保证相变微胶囊外壳的牢固性及稠密性。结果表明, 微胶囊的尺寸随着正十八烷的增加而增加, 在1~6μm范围内随着乳液含量的增加而降低。相变焓及十八烷的填充效率随着微胶囊颗粒的混合量、稠密程度及硬化程度的增加而增加。时雨荃[9]以正十四烷为芯材, 脲醛树脂为壳材, 并添加无机纳米颗粒, 采用原位聚合法制备了相变微胶囊, 应用SEM、TEM、IR、TG、DTA分析了相变微胶囊的性能。Li[10]以十八烷为囊芯、三聚氰胺-甲醛树脂为壳材, 采用原位聚合法制备了相变微胶囊。采用SEM、WAXD、DSC和TGA研究了三聚氰胺-甲醛树脂滴下的速率对微胶囊颗粒表面结构、分散特性以及热稳定性的影响。

Zhang[11]以正十八烷为芯材, 间苯二酚改性三聚氰胺甲醛为壳材, 通过原位聚合法在不同乳化剂中制备了相变微胶囊, 并对其性能进行了测试。测试结果表明, 当囊芯/壳材质量比为75/25时制备的微胶囊具有紧凑的外壳, 粒径小于20μm, 且分布集中。Sarl[12]分别以正十七烷、正二十二烷为芯材, 苯甲基聚丙酸甲酯为壳材, 采用乳液聚合法制备了微胶囊。研究发现, 剪切速度为2000rpm时可以得到较窄的粒径分布 (0.14~0.40μm) , 且表面光滑紧密;DSC测试结果表明具有较好的热能储存能力;热循环实验及TGA测试结果表明具有较好的热稳定性。Fallahi[13]分别以石蜡和骆驼脂为囊芯材料、三聚氰胺甲醛为壳材, 采用原位聚合法制备了微胶囊。使用DSC、FT-IR、SEM分析了微胶囊的特征, 并对微胶囊中相变材料的泄露进行了可视化观测。Bayes-Garcia[14]以R-27为囊芯材料, 采用凝聚法制备了不同壳层材料结构的微胶囊。应用SEM、DSC、TG对微胶囊的性能进行了测试。宋思洪[15]为了改善微胶囊的热传导率, 对正二十烷-密胺树脂微胶囊进行了化学镀铜改性工作。研究发现, 镀铜后相变点并未改变, 但因质量增加, 使得相变焓降低。

近年来, 随着制备工艺的日趋成熟, 以无机材料作为微胶囊壳材逐渐涌现。如Cao等[16]采用凝聚法, 以石蜡为芯材、TiO2为壳材制备了定型相变微胶囊用于建筑领域热能储存。通过FT-IR、XRD、SEM表征了化学结构和微观表面形态, 应用DSC和TGA对所制备的微胶囊的热性能和热稳定性进行了测试, DSC测试结果显示相变微胶囊与纯相变材料的想变特性相似, 且封装率达到了85.5%。Yu等[17]以正十八烷为芯材、CaCO3为壳材通合成相变微胶囊以提高热导率和耐久度。并通过DSC、FT-IR、SEM对微胶囊的性能进行了测试。

结合上文可知, 目前常用的相变微胶囊制备方法为原位聚合法、界面聚合法和凝聚法。微胶囊芯材大都选取正烷烃, 主要是由于这类材料在相变时具有较大的相变潜热和较为恒定的相变温度且属于常温范围;壁材多为高分子聚合物, 有时为了提高其性能, 还将几种壁材联合使用。此外, 有些微胶囊相变材料中还添加成核剂或其他辅助剂, 用来改变相变微胶囊的性能。相变微胶囊在其不同的应用领域对不同的性能有其特殊的要求, 如相变温度、相变潜热、热导率, 牢固性、热稳定性、粒径、渗透性等特性。目前, 关于相变微胶囊的研究中, 通常的表征手段有:通过扫描电子显微镜 (SEM) 观察其表面形态以及粒径分布, 差示扫描量热仪 (DSC) 分析测量相变温度、相变潜热, 热重分析仪 (TG、DTA) 观察耐热性, 粒径测量仪测量粒径分布, 红外光谱仪 (FT-IR) 分析化学结构等。

2 应用基础研究现状

微胶囊化相变材料以其独具的优势在建筑节能、余热回收、能量储存与输运等领域具有广阔的应用前景, 国内外众多学者相继开展了基础性的研究工作。相变微胶囊的应用主要包括被动式应用和主动式应用。被动式应用是将其与建筑材料结合;主动式应用是将其与单相液体混合制成一种潜热型功能热流体, 在各设备之间循环, 实现能量的储存与输运过程。

以高分子聚合物为外壳的相变微胶囊在实际应用中受到外力或进行机械循环时极易破损, 针对该问题, Paloma等[18]研究了相变微胶囊的物理、化学和机械特性。作者通过原子力显微镜 (AFM) 观测可获得微胶囊破损时所受到的最大压力。

在被动式应用方面, 王馨等[19]就相变蓄能建筑围护结构热性能的研究进展进行了详细的叙述。Cabeza等[20]则采用实测手段, 自建2个外形和所处条件一致的房间, 1个房子的南外墙、西外墙和屋顶的混凝土中含有相变微胶囊颗粒, 另外1个为普通的混凝土, 结果表明相变微胶囊的添加可以有效地改善房间内的温度条件。

Yamagishi[21]、Inaba[22]等较早的对相变微胶囊的主动式应用开展了基础性研究工作。随后, 国内外研究者就相变微胶囊功能热流体的对流传热特性开展了基础性的实验研究工作, 主要分析了相变微胶囊颗粒浓度、流动Re数、颗粒粒径等参数的影响[23,24,25,26,27]。研究表明相变微胶囊的加入可大大增加功能热流体的比热容, 融化区域可降低设备表面温度并使之维持在某一温度范围内, 并大大增加了对流传热系数。

3 结语

由于相变微胶囊的壳材和芯材均为有机物, 其热导率相对较低, 且高分子聚合物壳体的耐久性较差, 在多次热应力或机械循环时易破损导致芯材泄漏, 从而限制了相变微胶囊的广泛使用。因此, 若要实现其工程大规模应用, 应进一步研究开发含有金属或金属氧化物纳米颗粒的高导热率、壳体牢固的一类新型相变微胶囊颗粒。

微胶囊制备及研究 篇5

摘 要：本文对小柴胡软胶囊制备工艺进行了研究，提出了降低生产成本，提高生产效率的方法，为患者提供多一种剂型选择；通过建立和完善小柴胡软胶囊质量标准，能有效控制产品质量。

关键词：小柴胡软胶囊；制备工艺；质量控制方法

中图分类号：G917 文献标识码：A 文章编号：1005-1422（2015）05-0105-03

《中国药典》2010年版原小柴胡片的质量标准【1】增加了君药柴胡、臣药姜半夏和佐药党参的鉴别项，使质量更可控和合理；因原工艺提取物料有一定的挥发性和热不稳定性成分入药，在实践过程中发现所得干浸膏由于含有较多的糖类等物质，易吸湿，受热易软化，而且片剂制备工艺复杂，改成软胶囊后，较原剂型更能与其工艺相适应，生产成本降低，生产效率提高；软胶囊剂较片剂的外观美观，质量稳定，易于服用，崩解、释放迅速，生物利用度高，患者更易接受。适合工业化大生产的新剂型小柴胡软胶囊剂，为患者提供了更多的剂型选择。

一、制备工艺的研究

1.工艺内容物处方

处方：柴胡 355.7g 姜半夏 177.5g 黄芩 133.5g 党参 133.5g 甘草 133.5g 生姜 133.5g 大枣

处方来源是根据《中国药典》2010年版原小柴胡片的处方进行调整而得，根据目前软胶囊剂的生产技术水平，软胶囊剂的内容物含固体量一般不宜超过50%，而在45%左右在大生产上较易于控制，每粒装量一般在0.65g以下，经研究拟将相当于4片片剂的药材量制成5粒软胶囊，每粒含药材量为1.2g，规格为每粒装0.62g，每次服用量为5～7粒，原片剂处方药材总量为1502g，可制成1251粒软胶囊（1502/1.2=1251），则制成1000粒软胶囊的处方中各药应为原片剂处方的1000/1251倍，即为上述小柴胡软胶囊的处方。

2.制法

以上七味，党参66.7g及甘草粉碎成细粉，取142.2g采用湿热灭菌法灭菌，备用，其余细粉与剩余党参及柴胡、黄芩、大枣加水煎煮二次，第一次加7倍水，第二次加6倍水，每次煎煮1.5小时，合并煎液，滤过，滤液减压浓缩至适量；姜半夏、生姜照流浸膏与浸膏剂项下的渗漉法（附录 I O），用70%的乙醇作溶剂，浸渍24小时后，以每分钟1～3ml的速度缓缓渗漉，收集漉液1333.3ml，回收乙醇，与浓缩液合并，减压浓缩至相对密度为1.30～1.40（60℃）的稠膏，加入上述细粉，混匀，干燥，研细，加辅料适量，混匀，压制成1000粒胶丸，即得。

3.丸芯配制工艺考查

实验结果显示，当小柴胡软胶囊药粉为45.0g，助悬剂蜂蜡的用量为4.5g （即4.5%），乳化剂大豆卵磷脂的用量为3.0g（即3.0%），加色拉油至100g时，可满足本产品的工艺及胶丸内容物物理稳定性方面的要求。

4.制丸工艺

（1）配制胶液。

【处方】明 胶 100g 甘 油 50g 尼泊金乙酯 0.5g 三氧化二铁 1.25g 纯化水 100g

【制法】先将尼泊金乙酯溶于二倍量的乙醇中；三氧化二铁加6倍量纯化水，研磨均匀，备用。取明胶、甘油及剩余水置不锈钢夹层锅内密封，在真空下搅拌，等混匀后，加热至75℃使锅内明胶熔化。缓缓放去锅内真空，在连续搅拌下加入三氧化二铁浆液、尼泊金乙酯醇液，待搅拌均匀后减压浓缩至水分约30%，取出，滤过，保温备用。

（2）压丸，采用旋转模压法进行压丸。

（3）定型干燥、洗丸、拣丸、包装。新制的软胶囊在温度20～24℃，相对湿度30%以下的条件下在定型转笼中定型干燥4小时以上， 用乙醇洗去胶丸外层蜡质，挥去乙醇，再送入干燥房内，同条件下干燥约16小时，直至胶丸干爽，硬度适中，取出，挑去不合格丸，用铝塑泡罩包装，外加铝袋包装，即得。

按以上工艺进行三批试生产研究，结果所得产品的各检查项目均符合要求。

5.小结

综上所述，小柴胡软胶囊生产工艺确定为：以上七味，党参66.7g及甘草粉碎成细粉，取142.2g，用热压法灭菌，备用，其余细粉与剩余党参及柴胡、黄芩、大枣加水煎煮二次，第一次加7倍水，第二次加6倍水，每次煎煮1.5小时，合并煎液，滤过，滤液减压浓缩至适量；姜半夏、生姜照流浸膏与浸膏剂项下的渗漉法，用70%的乙醇作溶剂，浸渍24小时后，以每分钟1～3ml的速度缓缓渗漉，收集漉液1333.3ml，回收乙醇，与浓缩液合并，减压浓缩至相对密度为1.30～1.40（60℃）的稠膏，加入上述细粉，混匀，70℃下干燥，粉碎过100目筛，所得细粉加处方量4.5%的蜂蜡和3.0%的大豆卵磷脂，并加适量色拉油调整每粒重量为0.62g，研磨配制成具有适宜流动性、匀质的囊芯液，压丸，每丸装0.62g，干燥，包装，即得。

二、三批样品中试工艺研究

为进一步验证该产品的生产工艺，投料进行三批次中试生产研究，每批按10倍处方量进行投料。

小柴胡软胶囊制备工艺及质量标准的研究

1.设备与药品

设备：TQ-6直筒式提取罐，DJE-2000三效浓缩蒸发器，CT-C-II热风循环烘箱，30 B万能高效粉碎机组，FS0.6×1.5方形振荡筛、RJNJ-2水浴式化胶罐，RJWJ-II软胶囊机，RJWG软胶囊转笼干燥机，DPP-250II自动泡罩包装机等。

药品：柴胡、姜半夏、黄芩、党参、甘草、生姜、大枣，蜂蜡、大豆卵磷脂、色拉油、明胶、甘油、三氧化二铁、尼泊金乙酯，乙醇等。

2.方法与结果

（1）中试方法。处方中各药按10倍处方量配齐，按上述拟定的制备方法制得胶丸。

（2）中试结果。按上述拟定的制备工艺条件，生产三批中试样品，测定各工艺过程中收率，结果如表1。

3.结果分析

由以上三批样品中试结果可知，小柴胡软胶囊生产各工艺过程：提取粉碎、囊芯液配制、制丸等收率数据较为稳定、物料平衡，表明该工艺是符合生产要求的。

三、质量标准研究

1. 方法与结果

（1）黄芩、甘草的薄层鉴别：因工艺无质的变化，故参照2010版《中国药典》中原小柴胡片项下黄芩、甘草的薄层鉴别方法[1]。

（2）如法进行试验，供试品色谱中，在与对照品色谱相应的位置，显相同颜色的斑点。取缺黄芩或甘草的阴性样品进行对照试验，结果阴性对照在与黄芩或甘草对照药材色谱的相应的位置上无干扰。

（3）柴胡的薄层鉴别。取本品内容物2g加甲醇40ml，超声20分钟（59kHz，45W），滤过，滤液浓缩至5ml，作为供试品溶液。取缺柴胡的阴性样品，同法制得阴性对照溶液。另取柴胡对照药材1g，同法制得对照药材溶液。分别吸取上述三种试液5μl，点于同一硅胶G板上，以乙酸乙酯-乙醇-水（8∶2∶1）展开，取出，晾干，喷以2%对二甲氨基苯甲醛的40%硫酸溶液，60℃加热至斑点清晰，日光及紫外灯（365nm）检视，可见供试品溶液在与对照药材溶液斑点相同位置呈相同颜色斑点，而缺柴胡的阴性样品色谱在相应位置上无干扰。

（4）党参的薄层鉴别（新增）[2]：取本品内容物5g，加正丁醇20mL，超声处理20min（59kHz，45W），滤过，滤液浓缩至0.5mL，作为供试品溶液。另取党参对照药材1g，同法制得对照药材溶液。按处方配比，取除党参外的其他药材按工艺制成内容物，再按供试品溶液制备方法制得阴性样品溶液。照薄层色谱法（《中华人民共和国药典》2010年版一部附录VI B）实验，吸取上述三种溶液5～10uL，分别点于同一硅胶G薄层板上，以正丁醇-乙醇-水（15∶3∶2）为展开剂，展开，取出，晾干，喷以10%硫酸乙醇溶液，在105℃加热至斑点显色清晰。供试品色谱中，在与对照药材色谱相应的位置上，显相同颜色的主斑点，而阴性对照无此斑点。

（5）姜半夏薄层色谱鉴别（新增）[3]：取本品内容物10g加甲醇50mL，加热回流30min，滤过，滤液浓缩至约0.5mL，作为供试品溶液。 另取姜半夏对照药材3g，同法制得对照药材溶液。按处方配比，取除姜半夏外的其他药材按工艺制成内容物，再按供试品溶液制备方法制得阴性样品溶液。照薄层色谱法（《中华人民共和国药典》2010年版一部附录VI B）实验，吸取上述四种溶液各10uL，分别点于同一硅胶G薄层板上，以石油醚（60～90℃）-乙酸乙酯-冰醋酸（10∶7∶0.1）为展开剂，展开，取出，晾干，喷以10%硫酸乙醇溶液，在105℃加热至斑点显色清晰。供试品色谱中，在与对照药材色谱相应的位置上，显相同颜色的主斑点，而阴性对照无此斑点。

2. 含量测定

本品由小柴胡片剂改剂型而得。原2010版《中国药典》小柴胡片剂标准项下已有黄芩苷含量测定的指标。故本品参照2010版《中国药典》第509页黄芩苷含量测定方法[1]，该法操作简单、重现性好、专属性高，可作为含量测定的方法。其方法学研究如下。

（1）检测波长的确定：参照文献[1]选用315nm为检测波长。

（2）流动相的确定：参照文献[1]，选用甲醇-水-磷酸（47∶53∶0.2）为流动相，经过试验，选用甲醇-水-磷酸（47∶53∶0.2）时，样品峰形对称，理论板数按黄芩苷峰计算不低于3000。黄芩阴性样品溶液在相同色谱条件下未见有干扰色谱峰。

（3）供试品溶液制备：取装量差异项下的内容物，精密称定约0.5g，置具塞锥形瓶中，精密加入70%乙醇50ml，密塞，称定重量，超声处理30min，放冷，再称重，用70%乙醇补足减失的重量，摇匀，滤过，取续滤液5ml，用70%乙醇稀释，定容至10ml，即得。

（4）对照品溶液制备：取黄芩苷对照品适量，精密称定，加70%乙醇制成每1ml含黄芩苷60μg的溶液，即得。

（5）线性关系考察。精密吸取浓度为0.061μg/μl的黄芩苷对照品溶液2.5μl 、5.0μl、 7.5μl、10.0μl、15μl、20.0μl，分别注入液相色谱仪，按上述色谱条件测定，记录对照品峰面积， 以注入的对照品溶液所含黄芩苷的含量为横坐标（X）， 对照品峰面积的积分值为纵坐标（Y）， 绘制标准曲线，求得回归方程为： Y=6997+6.433e+005X， R=0.9998。结果表明， 注入的对照品溶液黄芩苷在0.1525μg～1.22μg间呈良好线性关系。

（6）精密度考察。取同一供试品，按[含量测定]项下方法重复测定5次，试验结果平均峰面积为336657，峰面积的RSD为0.52% 。由此可知仪器的精密度符合要求。

（7）稳定性考察：取同一批样品，按样品制备方法制备供试品溶液，精密吸取10μl，间隔2小时测定其含量，测定供试品溶液峰面积RSD为0.77% （ n=5）， 结果表明供试品溶液在10h内稳定。

（8）回收率考察：采用加样回收法，分别精密称取已知含量（9.934mg/g）的样品适量，分别加入0.061ug/ul的黄芩苷对照品溶液1ml使其含量为100%，按样品测定方法制备供试液，依法测定，结果平均回收率=99.83%（n=6），RSD=1.29% 。由上述结果说明方法回收率较好。

（9）样品测定：分别取三批小柴胡软胶囊，按样品制备方法制备样品。分别精密吸取对照品溶液和供试品溶液各10μl，注入液相色谱仪，以外标法进行测定。结果140801批， 140802批140803批中黄芩苷的平均含量（ mg/粒 ）分别为6.363， 5.702， 6.056。

四、结论与讨论

鉴别方法项下样品和供试品色谱行为良好，特征斑点明显，专属性强，可作为小柴胡软胶囊的鉴别标准。

含量测定方法学考察项目指标均达到要求，证明该含量测定方法可行。参考原标准中小柴胡片的黄芩苷限量，即本品每片（每片相当于总药材1.5g）含黄芩以黄芩苷计，不得少于含量2.0mg，同时考虑到药材的来源并参考三批样品的含量测定的结果，暂定小柴胡软胶囊中黄芩苷的限量标准，即本品每粒（相当于总药材1.2g）含黄芩以黄芩苷计，不低于2.0mg/粒，我们将在生产中继续积累相关数据，制定更为合理的含量限度。

参考文献：

[1]中国药典委员会. 中国药典（一部）[M]. 北京：中国医药科技出版社，2010.

[2]车晓彦.养阴降糖片的薄层色谱鉴别[J] .时珍国医国药，2001（5）.

[3] 蒋俊春.仙术健胃胶囊中半夏的薄层色谱鉴别方法[J].中国中医药现代远程教育，2010（16）.

微胶囊制备及研究 篇6

1 实验部分

1.1 主要原料

亲水型纳米SiO2,N-20,德国瓦克公司;正十二醇(化学纯),上海市化学试剂采购供应五联化工厂;37%甲醛水溶液(分析纯),广州市东方红化工厂;三聚氰胺(工业级),四川川化集团有限责任公司;苯乙烯-马来酸酐的钠盐水溶液(SMA),美国沙多玛公司;壬基酚聚氧乙烯基醚,OP-10(化学纯),天津福晨化学试剂厂;pH调节剂(MA-95),德谦化学有限公司;柠檬酸(分析纯),天津市耀华化学试剂有限公司。

1.2 纳米SiO2改性的相变储热微胶囊的制备

将20g三聚氰胺、43g甲醛水溶液和20g水混合,搅拌均匀,于70℃下加热直到全部溶解,然后加入MA-95调节pH值为8～9,反应3h,制得三聚氰胺-甲醛预聚体。称取适量的亲水型纳米SiO2,加入到三聚氰胺-甲醛预聚体中,超声分散5min,得到改性的三聚氰胺-甲醛预聚体。将4g SMA乳化剂、1gOP-10乳化剂与25g相变材料正十二醇混合,加入100mL去离子水中,在4000r/min转速下乳化30min,然后倒入三口瓶中,加入柠檬酸调节pH值为3～4。在600r/min转速搅拌下,向乳化液中缓慢滴加11g纳米SiO2改性的三聚氰胺-甲醛预聚体,在70℃下反应2.5h得到微胶囊悬浮液,冷却至室温,用无水乙醇和去离子水洗涤,减压抽滤,于70℃下真空干燥,即得纳米SiO2改性的相变储热微胶囊粉末。

1.3 测试及表征

1.3.1 FTIR测试

采用溴化钾压片法制样,用德国Bruker公司的Vector 33型傅里叶变换红外光谱仪进行测试。

1.3.2 DSC测试

采用德国Netzsch公司的DSC 204F型差示扫描量热仪,在N2气氛下,在0～60℃温度范围内,以10℃/min的扫描速率进行测试。

1.3.3 SEM观察

在SEM样品台贴上一层导电胶,将微胶囊粉末粘在胶面上,用洗耳球吹去多余粉末,真空喷金,采用日本电子株式会社的JSM-6380型扫描电子显微镜观察。

1.3.4 微胶囊破损率测试

称取少量微胶囊,分散在水中,在4000r/min的转速下剪切作用10min,然后洗涤、抽滤和干燥,称量其质量,用下式来计算微胶囊的破损率:

微胶囊破损率(%)= (W0-Wt)/W0×100 (1)

式中,W0-剪切作用前微胶囊的质量;Wt-剪切作用后完好的微胶囊质量。

2 结果与讨论

2.1 FTIR分析

图1(a)是三聚氰胺-甲醛树脂预聚体的FTIR谱图,其中3365cm-1处宽而强的吸收峰是由N-H和O-H键的伸缩振动峰叠加而成, 1008cm-1处的强吸收峰对应于预聚体上的羟甲基中C-O键的伸缩振动,说明预聚体中含有较多未反应的羟基和氨基,而1375cm-1和814cm-1两处的吸收峰则对应着三嗪环的伸缩振动[11]。

未改性的微胶囊的FTIR谱图见图1(b)。可以看到,3365cm-1处N-H和O-H键吸收峰的强度已明显降低,1008cm-1处羟甲基中C-O键的强吸收峰已消失,并且在1340cm-1处出现了1个新的吸收峰,对应着仲胺和叔胺上C-N键的伸缩振动峰[12],这说明预聚体之间通过羟甲基的缩合反应而进一步交联聚合。2925cm-1和2854cm-1处出现了两个强吸收峰,分别对应于微胶囊芯材正十二醇分子上C-H键的不对称和对称伸缩振动,而在1057cm-1处出现的新的较强峰,对应于正十二醇分子上伯醇的伸缩振动,说明微胶囊中含有正十二醇。

而图1(c)是纳米SiO2改性的微胶囊的FTIR谱图,其所有吸收峰的位置和强度与曲线b基本一致,说明纳米粒子的加入没有破坏预聚体之间的缩聚反应。

2.2 DSC分析

图2是不同纳米SiO2添加量下制备的相变微胶囊的DSC曲线,分析结果如表1所示。所有微胶囊相变温度均在20℃附近,具有较高的相变焓。当微胶囊壁材中纳米SiO2质量分数为1%时,微胶囊的相变焓达148.7J/g,比未改性的微胶囊稍大;但当纳米SiO2用量继续增加时,微胶囊的相变焓有所下降。这可能是由于亲水型纳米SiO2上的羟基与三聚氰胺-甲醛预聚体的羟甲基形成氢键作用,对其在芯材颗粒表面的沉积和包覆有一定影响。当纳米SiO2添加量较少时,亲水型纳米SiO2上的羟基可能对芯材有一定吸附作用,而形成的氢键作用又较弱,对预聚体所带电荷影响不大;而当纳米SiO2添加量较多时,氢键作用会使预聚体中羟甲基数量显著减少,酸性条件下所形成的活性预聚体所带正电荷减少,与带负电荷的芯材颗粒之间的吸引力减弱[13],导致其包覆的芯材含量减少,微胶囊相变焓降低。

2.3 微胶囊破损率

纳米SiO2添加量对微胶囊破损率的影响见表2。由表可知,未改性的微胶囊的破损率为26.0%,当壁材中加入适量纳米SiO2后,微胶囊的破损率降低。当壁材中纳米SiO2质量分数为1%时,微胶囊破损率为23.1%;而当其用量为3%时,破损率最低为20%,能得到结构致密、韧性好的微胶囊;但是当其用量继续增加至5%时,微胶囊破损率反而增大至29.6%,高于未改性的微胶囊。这可能是由于纳米SiO2比表面积大,表面能高,能与高分子基体间形成良好的结合,当高分子基体受力作用时,纳米粒子会激发周围树脂产生微裂纹,而纳米粒子之间的基体产生屈服,吸收了冲击能,阻止了裂纹的发展,提高了树脂的韧性[14]。当加入适量的纳米SiO2时,通过在高分子树脂中均匀分散,可以提高微胶囊壁材的韧性以及致密性;但加入量过多时,纳米粒子间会发生团聚,在树脂中分布不均,不能与树脂形成良好结合,导致微胶囊破损率变大。

2.4 SEM分析

图3是不同纳米SiO2添加量下制备的相变微胶囊的SEM照片。从图3(a)可以看到,壁材中未添加纳米SiO2的微胶囊呈球状且表面较光滑,图3(b)中添加了质量分数为1%纳米SiO2的微胶囊表面变得更粗糙,且局部有小的凸起结构,这是由于改性壁材中添加的少量纳米SiO2在微胶囊表面局部形成了凸起结构。从图3(c)中可以看到,添加了质量分数为3%纳米SiO2的微胶囊的整个表面都形成了明显的凸起结构,且结构致密,这说明此时纳米SiO2在高分子壁材中分布均匀,且与树脂结合紧密,形成了密闭性好的微胶囊。图3(d)对应着添加了质量分数为5%纳米SiO2的微胶囊,可以看到部分团聚的纳米SiO2存在于微胶囊表面,并且导致微胶囊之间相互粘结,这必然导致微胶囊破损率增大,这是由于加入的纳米SiO2过多,在高分子树脂中分布不均造成的。综上可知,SEM的观察结果与关于破损率结果的分析一致,这说明只有在体系中加入适量的纳米SiO2时,才能制备出结构致密、破损率低的相变微胶囊。

3 结 论

(1)成功制备出了具有较高相变焓、破损率低的纳米SiO2改性的相变储热微胶囊。

(2)纳米SiO2对微胶囊的相变焓和破损率产生重要影响。壁材中加入适量纳米SiO2改性,会使微胶囊的相变焓提高,破损率降低。当壁材中纳米SiO2质量分数为1%时,微胶囊的相变焓达148.7J/g,微胶囊破损率为23.1%;当纳米SiO2用量为3%时,微胶囊破损率最低,为20.0%;但当其用量继续增加时,微胶囊破损率反而增大。

微胶囊制备及研究 篇7

本实验采用辛烯基琥珀酸淀粉酯为壁材制备微胶囊化粉末油脂, 重点研究了辛烯基琥珀酸淀粉酯制备的粉末油脂的包埋能力, 流动性, 水溶解性及乳化稳定性。为产品更广泛地应用提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

RJ-S328乳化变性淀粉;麦芽糊精;金龙鱼调和油。

1.2 实验仪器

电子天平;电子恒温水浴锅;电子磁力搅拌器;高压均质机;喷雾干燥机;旋转蒸发器;SHB-Ⅲ (A) 型循环水多用真空泵;101A-1型电热鼓风干燥箱。

1.3 实验方法

1.3.1 微胶囊化粉末油脂的制备

粉末油脂的制备主要分为两个步骤:乳化液制备, 喷雾干燥。

1.3.1. 1 乳化液制备

称取40g辛烯基琥珀酸淀粉酯和少量糊精至烧杯中, 加入约960m L左右的水。混合物于60℃左右情况下在恒温水浴锅中搅拌, 然后在搅拌情况下逐步滴入60g的元宝枫油, 充分混合。混合液用高压均质机乳化, 均质15min左右, 溶液呈永不分层的均一乳化液, 均质压力在30-40Mpa。得到的乳化液测定其乳化稳定性。

1.3.1. 2 喷雾干燥

将乳化液送入喷雾干燥塔中干燥。进风温度180℃左右, 出风温度80℃左右, 进料速度20~25m L/min, 喷头压力0.12±0.2MPa。乳化液通过喷雾头雾化成微小液滴, 这些小液滴与热空气接触时, 溶解壁材水分受热迅速蒸发, 使壁材凝固, 而将芯材包裹起来。

1.3.2 乳化条件的选择

通过实验以及有关资料, 选择乳化时间 (h) , 乳化温度 (℃) 和加水量 (相比于固形物的倍数) 三因素三水平, 使用正交表测定乳化稳定性, 进行正交实验分析, 得出最佳乳化条件。

1.3.3 乳化稳定性测定

将乳化液倒入带刻度的试管内, 震荡, 常温下静置10min, 观察分层情况。

乳化稳定性=未分层体积/乳化液总体积

1.3.4 油脂包埋率的测定

精密称取过100目筛的辛烯基琥珀酸淀粉酯样品于小型混合器中, 室温下加入调和油, 边加边搅拌, 直到混合料能手捏成形, 一触即散为止。根据加入的油脂量与辛烯基琥珀酸淀粉酯的量计算油脂吸附量, 进而计算出油脂的包埋率。

2 结果与讨论

2.1 辛烯基琥珀酸淀粉酯的性能及主要质量指标

辛烯基琥珀酸淀粉酯是通过水解和酯化反应所得的一种变性淀粉。此改性是在淀粉中同时引入疏水性的辛烯基基团和亲水性的羧基基团, 使其既具有亲油性又具有亲水性。其亲油性的强弱与辛烯基琥珀酸淀粉酯的取代度有直接的关系。因此, 高取代度的辛烯基琥珀酸淀粉酯用于吸附油脂, 特别是风味油脂具有独特的效果。其吸水率在100%、油脂吸附量在80%时仍为流动的固体颗粒状态。

2.2 最佳乳化条件的确定

按照实验1.3.1.1方法, 设计正交实验, 得出结果见表1。

由表1可以看出, 对乳化稳定性影响的主要因素是乳化温度和乳化时间, 其次是加水量。最佳乳化条件为:A2B2C3。即乳化时间15min, 乳化温度60℃, 加水量10倍 (相比于固形物) 。在此条件下制备的乳化液乳化稳定性为98.2%。

2.3 油脂包埋率的测定

按照1.3.4的方法测定出以辛烯基琥珀酸淀粉酯为壁材的油脂包埋率为93.82%, 而同等条件下, 玉米原淀粉、麦芽糊精、β-环糊精的包埋率分别只有40%、30%、28%。由此可见, 以辛烯基琥珀酸淀粉酯为原料制备的粉末油脂的油脂吸附量明显比原淀粉及其他多聚糖类大, 吸附效果明显, 且辛烯基琥珀酸淀粉酯吸附适量油脂后, 用手捏紧挤压时表面无明显油脂, 说明油脂基本上被吸附并包埋在淀粉颗粒内。

3 结论

3.1以辛烯基琥珀酸淀粉酯为原料制备粉末油脂, 其最佳乳化条件为:乳化时间15min, 乳化温度60℃, 加水量10倍 (相比于固形物) 。

3.2以辛烯基琥珀酸淀粉酯为原料制备的粉末油脂的油脂包埋率明显比玉米原淀粉及其他多聚糖类大且包埋效果明显。

参考文献

[1]Caklwell C G, Hills F, Otto B W.UnitedState Patent[P].2661349, 1953.

[2]刘莲芳.食品工业科技[J].1999, 20 (3) :1～3.

微胶囊制备及研究 篇8

随着经济的快速发展,能源问题和环境问题日益突出,能源的高效利用已成为我国可持续发展的重要部分。相变材料是指在相变温度附近发生相变,并能够吸收和释放大量能量的材料。利用相变材料来协调热能供求在时间和空间上的不匹配是经济可行的办法,因而能够广泛应用于能量储存和温度控制领域[1]。因为固液相变材料在相变过程前后存在体积的变化及液体的渗透等缺点,所以利用微胶囊技术将具有合适相变温度的相变材料包裹到微胶囊内部制备成蓄热调温胶囊成为近年来研究的热点[2,3]。

微胶囊技术是将微量物质包裹在聚合物薄膜中的技术,是一种储存固体、液体、气体的微型包装技术。具体来说是指将某一目的物(芯或内相)用各种天然的或合成的高分子化合物连续薄膜(壁或外相)完全包覆起来,依靠囊壁的屏蔽作用起到保护芯材的作用。相变储能微胶囊就是将微胶囊技术应用于相变材料封装,制备出微纳米级的胶囊,可在一定程度上解决相变材料的泄漏及腐蚀等问题。

1 相变储能微胶囊的制备方法

近年来,为了得到相变潜热大、囊壁致密性好、粒径分布均匀的相变储能微胶囊,国内外的很多学者对其制备方法和工艺进行了深入的研究。目前用于制备微胶囊的方法主要分为两类:物理法和化学法。其中一些方法由于成本较高或者使用有毒溶剂而被限制[4]。物理方法主要包括喷雾干燥法、旋转悬浮分离法、空气悬浮成膜法等;化学法主要包括原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法、复合凝聚法等。相对物理方法,利用化学方法制备微胶囊具有方法简单、产物粒径小、性能优异等优点,因此,目前相变储能微胶囊主要由化学法制得[5]。

1.1 界面聚合法

界面聚合是制备微囊的重要方法。其原理是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,溶液界面处发生聚合反应而形成微囊。界面聚合反应通常要求参加反应的两种或多种官能团之间容易反应,反应受相界面的扩散控制。

Wei等[6]采用界面聚合法制得了一种智能纺织品用蓄热调温相变微胶囊,所得微胶囊主要为球形,表面光滑,平均粒径为10.6μm。这种胶囊对一定浓度的酸碱、无水乙醇及丙酮稳定,其中石蜡在微胶囊中的质量分数为84%,相变潜热为118J/g,并且相变温度接近人体舒适温度范围。Malfliet等[7]采用界面聚合法制备了石蜡微胶囊,然后在微胶囊表面电沉积铜,并研究了这种材料的应用前景。Hong等[8]成功制备了多种乳化剂下(明胶、span-80、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠),以柠檬油为芯材、脲醛树脂为壁材的微胶囊。结果表明,搅拌速率、搅拌时间、芯材的粘度对微胶囊的粒子尺寸有很大影响;十二烷基硫酸钠是最合适的乳化剂,当乳化剂用量为5%时,制得的粒子尺寸最小。赖茂柏等[9]通过界面聚合法制备了石蜡为芯材,甲基丙烯酸甲酯为壁材的微胶囊;并研究了包覆过程中转速、乳化剂添加量、引发剂添加量及包覆温度等因素对微胶囊颗粒尺寸及性能的影响。结果表明,当转速为2000r/min、乳化剂添加量为4%、引发剂添加量为1%、聚合温度为70℃时,得到的微胶囊粒径为1μm。

界面聚合法制备微胶囊的工艺简单、成本低、效果好,并且可以在常温下进行,但是反应过程中囊芯与反应单体、囊芯与乳化剂等副反应的发生对微胶囊性能有明显的影响。

1.2 原位聚合法

原位聚合法是单体或单体和催化剂一起提供低聚物或初期缩聚物,通过一定条件在囊芯物的表面上进行缩聚反应来制备微囊的一种方法。此法中单体在反应前是可溶的,而聚合反应后,聚合物不溶,迅速从溶液中析出。

Zhang等[10]制备了芯材质量分数为70%的三聚氰胺甲醛树脂包覆正十八烷的微胶囊。研究表明,搅拌速率、乳化剂组成等对微胶囊的直径和形貌有影响。随着搅拌速率的提高和乳化剂含量的增加,直径分布变窄;直径的分布对微胶囊的熔点没有造成影响,但对晶化过程影响显著;热稳定性也随着搅拌速率的提高、乳化剂含量的增加而提高。Zhang等[11]以正十八烷为芯材,间苯二酚改性的三聚氰胺甲醛树脂为壁材,在不同乳化剂存在的条件下,成功制备出一系列不同形貌的微胶囊。其中,以苯乙烯马来酸酐共聚物钠盐作为阴离子乳化剂时,制得的微胶囊最佳。此时芯壁质量比为75/25,微胶囊粒径为20μm左右,抗渗性强,相变材料包封效率最高,相变储能性能也最好。Fabien等[12]以密胺树脂为壁材,以不同的材料作为芯材,原位聚合制备出一系列的微胶囊。结果表明,芯材与合成条件对微胶囊的热物理性质具有显著的影响。Palanikkmaran等[13]用原位聚合法制备了十八烷为芯材,三聚氰胺甲醛为壁材的相变微胶囊,发现甲醛与三聚氰胺的物质的量比对微胶囊的形貌、粒径及分布有影响,当甲醛与三聚氰胺的物质的量比为8、芯壁比为2时,得到了包覆率及芯材含量较高的微胶囊。

原位聚合法制备的相变微胶囊在表面形态、粒径等方面都能满足一定要求。但是,由于在壁材的形成过程中,反应单体发生的是高分子合成反应,这些反应的时间一般较长,同时在反应过程中必须使用催化剂;采用的芯材基本上都是一些正烷烃及它们的混合物和低温相变类的相变材料,极少采用相变温度较高的材料,而且所选用的壁材也局限于合成树脂、半合成树脂,故原位聚合法制备微胶囊的商业实际应用较少。

1.3 复合凝聚法

复合凝聚法的壁材是由两种或多种带有相反电荷的线性无规则材料聚合而成,囊芯物质分散在囊壁材料水溶液中,然后采用改变温度、改变pH值、加入无机盐电解质等方法,使壁材溶解度降低从而使其从连续相中分离出来形成粘稠的液相包覆在芯材上形成微胶囊[14]。

Onder等[15]用明胶和阿拉伯胶作胶囊壁材,以3种直链烷烃类相变材料正十六烷、正十八烷和正十九烷为芯材,通过复合凝聚法制备了相应的相变储热微胶囊,并研究了它们加入织物中后的储放热能力。经过测试得出:以正十六烷、正十八烷、正十九烷为芯材合成的微胶囊的相变潜热分别为144.7J/g、165.8J/g、57.5J/g。You等[16]用复合凝聚法制备了以正十八烷为芯材、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为壁材的微胶囊。研究表明,微胶囊的直径约为80μm,潜热值为126kJ/kg。You等[17]最近的研究结果表明,用苯乙烯-二乙烯基苯共聚物包覆正十八烷的微胶囊的热分解温度约为230℃,高于壁材为脲醛树脂的十八烷微胶囊分解温度,并且包覆十八烷壁材的种类及相变材料的含量对微胶囊的稳定性影响不大。

复合凝聚法制备微胶囊的过程中,由于反应是在水溶液中进行的,故芯材必须是非水溶性的固体粉末或液体。

1.4 悬浮聚合法

悬浮聚合法是将单体、芯材、引发剂等溶于作为油相的芯材中,然后将油相缓慢加入到含有分散剂、乳化剂等的水相中,最后通过加热的方法,引发单体聚合形成微胶囊。此方法主要是以不饱和烯类聚合物为囊壁制备相变材料微胶囊的合成方法。

Sanchez-Silva等[18]以苯乙烯(St)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合物为壁材,通过悬浮聚合法合成了相变材料微胶囊。研究结果表明,MMA、St质量比对聚合速率有着重要的影响,MMA、St质量比为4.0,单体、石蜡质量比为3.0是合成此种微胶囊的最佳条件。

Hawlader等[19]对悬浮聚合法制得的微胶囊从实验和数值模拟两方面进行了评价,发现在经历了1000多次的循环后,微胶囊仍能保持它的几何外形和能量储存容量。Hawlader等[20]的后续研究表明微胶囊的封装效率主要取决于过程参数,如核壳比、乳化时间、偶联剂用量等。

悬浮聚合法制备的聚合产物颗粒可能有少量单体,不易彻底清除,会影响聚合物性能。

1.5 其他方法

除了上述几种方法之外,制备相变微胶囊的方法还有细乳液聚合法等。

细乳液聚合是一种特殊乳液聚合方法,其体系由单体、乳化剂、助乳化剂、水及引发剂等组成。由于有高疏水性的助乳化剂存在,细乳液体系的单体液滴直径为50~500nm,细乳液体系中主要以单体液滴成核为主,乳胶粒主要是由单体液滴直接转化而来。细乳液体系中,由引发剂直接引发单体液滴聚合成粒,因芯材是单体聚合物的不良溶剂,随着聚合的进行,胶粒内发生相分离,形成以被包裹物为核和聚合物为壳的胶囊结构。

Luo等[21]以十二烷基硫酸钠为乳化剂,采用细乳液聚合方法制备出苯乙烯/石蜡纳米胶囊。研究发现,当亲水性单体丙烯酸甲酯和链转移剂正十二硫醇用量分别为油相的1%和0.2%时,得到的胶囊形貌最佳。Tiarks等[22]研究了不同类型壳单体的细乳液聚合,发现壳单体的亲水性决定着所形成的聚合物从液滴中相分离出来的牵引力。

细乳液聚合不需要通过水相的转移,这样一些遇水易水解的有机物也可以在水相中发生反应,具有很大优势。

2 相变材料应用研究

2.1 太阳能领域的应用

太阳能是一种来源丰富的清洁能源,广泛应用于太阳能热水系统和太阳能光伏发电领域,但是由于白天黑夜以及天气状况的影响,太阳能存在着时间和空间上分配的不合理。开发出太阳能储能材料是解决这种矛盾的有效方法。

美国管道系统公司(Pipe System Inc.)以CaCl2·6H2O作为相变储能材料制成储热管,用来贮存太阳能和回收工业中的余热。该公司称100根长15cm、直径9cm的聚乙烯贮热管就能满足1个家庭所有房间的取暖需要。

2.2 建筑领域的应用

将相变材料与传统的建筑材料复合,可以制成相变储能建筑材料。相变储能建筑材料是一种功能性复合材料,能够将能量以潜热的形式进行储存,解决能量在时间和空间上分配的不均。然而相变储能材料也有自身的一些缺点,如导热率低、易泄漏、循环使用寿命短、体积变化大等,限制了相变材料在建筑领域的应用。人们为了解决这些问题付出了大量的努力。

Borreguero等[23]以石蜡为芯材,以聚苯乙烯为囊壁,通过悬浮聚合法制备了相变微胶囊。实验结果表明:石蜡与聚苯乙烯质量比越大,微胶囊包封效率越低。当胶囊粒径为500μm、芯壳比为1.5时,微胶囊的储能能力达到最大。向石膏板中分别加入质量分数为4.7%和7.5%的相变微胶囊,结果发现,石膏板中加入的相变材料越多,外墙所能达到的最高温度越低,最低温度越高,致使最高温度下降了约1.3℃,最低温度升高了约1.3℃,进而使房屋的舒适度明显提高。

2.3 在服装纺织品方面的应用

根据人体的冷热舒适特点,结合气候条件的差异,选择相变温度适当的相变材料,可以为人类提供舒适的环境。美国Kansas州立大学Shim等[24]的研究表明,相变材料与外界相互作用的过程越长,纺织品越能长时间使人体保持舒适状态。在纺织服装中加入相变储能材料可以增强服装的保暖性能,具有智能化的内部调温功能。把相变材料掺入纺织品后,如果外界环境温度升高,则相变材料熔化而吸收热能,使体表温度不随外界环境温度升高而升高。如果外界环境温度降低,则相变材料固化而放出热能,使体表温度不随外界环境温度降低而降低。

柳思等[25]制备了一种以正十八烷和十六烷为芯材,聚甲基丙烯酸甲酯为壁材的服装用微胶囊。结果表明,芯材在聚合过程中被包裹且未参加化学反应,微胶囊开始熔化和凝固温度为20.69℃和21.72℃,熔融热和凝固热分别为99.15J/g和-101.4J/g,包裹率达46%,粒径分散性较好,可用于调温服装。

2.4 军事伪装隐身

近年来相变材料在军事领域的应用也日益受到重视。一般军事目标的温度均高于背景温度,在红外热成像仪中显示出显著的热特征,因此除了使用低发射率的涂料外,降低目标的表面温度是一个迫切而又棘手的问题。相变材料在发生物相转变时,能吸收或放出很大的热量,利用相变材料的这一特点可以从温度上对目标热辐射能量加以控制,从而减小目标的热特征。军事隐身用相变材料体系是将内装相变物质的胶囊埋置在泡沫状物质中,或分散在织物中,或是与胶粘剂混合后用在军事目标上,通过吸收目标放出的热量,降低其热红外辐射强度。

Huang等[26]探讨了以脲、甲醛、三聚氰胺聚合物包覆普通石蜡微胶囊化的工艺,得到的微胶囊有较好的相变性能,可以在目标与背景差异较大的情况下,实现对目标的有效保护和伪装。杨益等[27]通过对相变材料伪装原理、研究现状和应用模型的分析,研究了相变材料在伪装领域的应用可行性。他们发现较大热容的相变材料可以使温度的波动范围减小。据此可达到迷惑热红外侦察/制导装备的效果。因此,相变材料在红外热成像伪装示假方面也具有很好的应用前景。

3 结语

随着全球工业化进程的加快,能源问题越来越突出。利用相变材料相变过程中的潜热来实现能量的存储和利用,有利于提高能源的利用效率,能够解决能源在时间和空间上的不匹配问题。采用微胶囊技术制备微胶囊相变材料,能有效解决相变材料的泄漏及污染等问题,有助于拓展相变储能技术的应用领域。然而,在相变微胶囊的研究中仍然存在很多问题,如很多学者的研究都集中于有机高分子聚合物作为壳材料,而聚合物材料的导热系数非常低,会严重制约微胶囊相变材料的实际应用;微胶囊的粒径大小会直接影响到材料的传热性能,而对于纳米级相变微胶囊的研究仍然较少。

阿奇霉素微丸胶囊制备工艺研究 篇9

1 材料

高效液相色谱仪:安捷伦1100泵;安捷伦检测器;安捷伦色谱工作站;多功能制粒包衣机 (吉首市中湘制药机械厂) ;XSYF-D实验室废水处理设备 (北京湘顺源科技有限公司) ;KQ-500DB数控台式超声波清机 (上海楚定分析仪器有限公司) ;奥豪斯Explorer专业型分析天平 (奥豪斯仪器上海有限公司) ;ELGA超纯水器 (上海澜锐仪器科技有限公司) 。阿奇霉素 (牡丹区三和源化工有限公司) ;羟丙基甲基纤维素 (石家庄芬德纤维素有限公司) ;药用微丸丸芯 (上海华高药用丸芯有限公司) ;聚维酮 (江阴嘉丰化工有限公司) ;乙醇 (河南省新乡市中原有机化工有限责任公司) 。

2 方法与结果

2.1 制备

将1公斤母丸作离心运转, 使母丸均匀滚动, 喷入润湿剂润湿母丸, 滚动母丸使粉料包敷上母丸, 直至微丸粒径达18~24目之间。

2.2 处方筛选

2.2.1 溶剂的选择。

阿奇霉素为白色或类白色结晶性粉末;无臭, 味苦;微有引湿性。阿奇霉素在甲醇、丙酮、氯仿、无水乙醇或稀盐酸中易溶, 在水中几乎不溶, 所以选乙醇为溶剂。2.2.2黏合剂的筛选。分别采用10%聚维酮乙醇溶液、20%聚维酮乙醇溶液、30%聚维酮乙醇溶液、10%羟丙基甲基纤维素乙醇溶液、20%羟丙基甲基纤维素乙醇溶液、30%羟丙基甲基纤维素乙醇溶液作为黏合剂, 考察制备后微丸圆整度、硬度及主药释放情况。实验结果表明10%聚维酮乙醇溶液作为黏合剂效果最好, 所以选择10%聚维酮乙醇溶液作为黏合剂。2.2.3多功能制粒包农机工艺参数的确定。按处方量称取阿奇霉素与10%聚维酮乙醇溶液搅拌混成均匀混悬液。分别考察雾化压力、流量、进风温度、引风风肇、转盘速度等参数对微丸质量的影响, 确定转盘速度、供液流速和引风风量为主要影响因素进行正交实验。

3 质量评价

3.1 堆密度的测定:

:JZ-7型粉体振实密度仪 (堆密度仪) 测定堆密度。

3.2 休止角的测定:

采用固定圆锥底法, 底盘为直径7cm的培养皿, 将两只玻璃漏斗上下交错重叠, 固定在铁架台上, 下漏斗出口与底盘距离为3.5-6.0cm之间。分别取样品若干, 从上部漏斗慢慢加入, 使样品经过两只漏斗的缓冲逐渐堆积在底盘上, 形成锥体, 直至得到最高的锥体为止。测定锥体的高H, 每种样品各测定三次, 取平均值, 计算休止角。

3.3 溶出度测定。

以p H 6.0磷酸盐缓冲液为溶出介质, 采用溶出度测定仪测定溶出度。

3.4 含量测定

3.4.1 流动相的选择。

分别考察0.025mol·L-1磷酸氢二钠 (p H9.0) -甲醇 (25:75) , 乙腈-0.03mol·L-1磷酸氢二钠 (氨水调至pH8.0) (50:50) , 0.025mol·L-1磷酸氢二钠-甲醇 (氨水调至pH8.0) (40∶60) , 甲醇-水 (60∶40) 不同比例的流动相, 结果以0.025mol·L-1磷酸氢二钠 (p H9.0) -甲醇 (25:75) 为流动相, 供试品各峰分离效果最好, 故选用0.025mol·L-1磷酸氢二钠 (p H9.0) -甲醇 (25:75) 为流动相。3.4.2色谱条件的确定。依据查阅文献及考查的结果, 确定色谱条件如下。色谱柱为;Kromasil C18色谱柱 (250x4.6mm 5um C18) ;0.025mol·L-1磷酸氢二钠 (p H9.0) -甲醇 (25:75) 为流动相;检测波长为210nm;流速0.5m L·min-1;柱温:30℃。理论板数按阿奇霉素峰计算应不得低于2000。3.4.3供试品溶液的制备。取阿奇霉素微丸适量, 置50m L量瓶中, 加流动相适量, 超声处理提取25分钟, 放置至室温, 加流动相稀释至刻度, 摇匀, 用微孔滤膜 (0.45μm) 滤过, 即得。3.4.4对照品溶液的制备。精密称取阿奇霉素对照品约10mg, 置50m L容量瓶中, 用加流动相溶解并稀释至刻度, 摇匀, 即得 (每1m L溶液中含阿奇霉素0.2mg) 。3.4.5阴性干扰试验:取除阿奇霉素的辅料, 按方中比例和制备工艺方法制成阴性制剂, 用供试品溶液制备的方法, 制成阴性对照溶液, 用以上选定的测定条件进行吸收曲线绘制, 观察在与阿奇霉素相同的保留时间处是否存在吸收峰, 结果表明:在选定条件下测得的阴性液吸收曲线在与阿奇霉素相同保留时间处不存在吸收峰, 因此说明选定的条件测定阿奇霉素无干扰, 具有较强的专属性。3.4.6重现性试验。分别称取同批阿奇霉素样品6份, 分别依照3.4.3项下供试品制备方法制备供试品, 按质量标准含量测定项下方法测定含量, 并计算样品的RSD值为0.81%, 结果表明, 此含量测定方法的重现性良好。3.4.7回收率试验。采用加样回收试验, 取已知含量的同一批供试品各6份, 精密称定, 分精密添加一定量的阿奇霉素对照品, 按供试品制备所述方法制备供试品溶液, 测定含量 (同时测定样品含量) , 计算回收率。6次测定的平均回收率为99.1%, RSD为0.85%。

4 结果

根据休止角、堆密度和含量测定结果确定微丸最佳制备工艺为, 转盘速度每分钟二十转供液流速每分钟二百毫升, 引风风量20Hz。

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微胶囊制备及研究 篇10

关键词：相变微胶囊材料,保温,壁材

1 前言

相变微胶囊材料简称MEPCM,就是应用微胶囊技术在相变材料微粒表面包覆一层性能稳定的膜而构成的具有核壳结构的复合相变材料。在皮革和纺织服装中加入相变微胶囊材料可以增强其保暖性能,甚至使其具有内部智能化的调温功能。自上个世纪60年代起,美国宇航和太空总署(NASA)、美国空军(USAF)、海军(NAVY)、能源部(DOE)、农业部(DOA)和国家基金(NSF)开展了几十项相变材料微胶囊技术应用于宇航服的研究,直到20世纪80年代中期,该项目促成了微胶囊相变材料用于纤维中的阶段性进展。到了20世纪90年代,因与其他封装技术相比,相变微胶囊材料具有导热率高,且易于与传统轻纺材料结合、经济等特点,开始在民用纺织服装工业上应用。近年本课题组首次将相变微胶囊保温材料应用于皮革,期间做了大量的前瞻性研究和摸索性实验工作,也取得了一定的成果。

2 相变微胶囊材料概况

2.1 相变材料保温机制

外界的温度增加,相变材料(PCM)达到熔点之前,空气过滤材料及周边微气候逐步升温。但外界温度升高到PCM熔点时,PCM逐步从固体变成液体,便会吸收外界的热量作为潜热贮存起来。这时空气过滤材料及周边微气候保持在相变温度点不变。由于PCM的相变潜热很大,因此可维持较长的时间温度不变。当外界的温度降低,PCM逐步固体化,且放出潜热,空气过滤材料及周边微气候温度保持恒定。如外界继续冷却、直到潜热全部放完,空气过滤材料及周边微气候才开始冷却。如图1所示。

相变纤维织物与传统纤维织物的保温机理不同。PCM是提供热调节,而不是热隔绝。传统的保温衣物主要是通过绝热方法来避免皮肤温度降低过多,纺织品内的相变材料在其固-液相态之间变化时吸收或释放能量,它在人体与外界环境之间构筑了一个调节器与缓冲环境,使温度的振荡减小[1],而相变纤维则对变形、水分和气压不敏感,也无过闷、厚重感觉,能为人体提供舒适的微气候环境[1]。如图2所示。

2.2 芯材的分类和选择

现在已发现的PCMs种类在6000种以上[2],可分为无机盐相变材料、有机小分子相变材料和高分子相变材料。皮革是一种微孔型的多孔类的物质,在添加相变材料时,要最大限度的减少其对皮革微孔的堵塞,以保持皮革良好的透气及透水汽性,因此要求相变时体积变化要小,而适宜于人体的温度为25℃左右,因此尽量选择相变点在这一温度范围内的相变材料。循着这样的思路,结合当今的一些相变材料,笔者仅就皮革的应用为对象,来阐述一下芯材的分类和选择依据。

2.2.1. 无机水合盐类

无机水合盐类具有较大的熔融热,是无机相变储能材料的重要一类。主要包括结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类。其中结晶水合盐类是最重要的一种。

应用较多的结晶水合盐类主要有碱以及碱土金属卤化物、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐和醋酸盐等。无机水合盐相变材料优点颇多,比如较高的相变焓、较高的导热率、较小的体积变化率以及较低的费用等,因此无机相变材料应用十分广泛。当然,无机水合盐类相变材料也存在着一些难以克服的问题,如相分离现象和过冷现象[3,4]。相分离现象(析出)的出现主要是由于水合盐类的溶解度不高,即使加热到熔点以上,部分盐仍处于非熔化状态而导致残留的固态物的生成和沉淀,并造成相的分离;过冷是指液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶,而需冷却到“凝固点”以下一定温度时,才开始结晶的现象。

过冷和相分离现象虽然有解决办法,但是都不是很彻底,若应用到皮革上,本身相变材料和皮革的纤维之间就有一定的空隙,其过冷现象会更让芯材的保温效果大打折扣。而且皮革衣物是一种长时间和人体接触的材料,因此需要的是一种相稳定的芯材,而不是相与相之间随时出现不稳定转变的材料。这两个致命的弱点使得无机水合盐类应用到皮革衣物的保温上是很困难的。

2.2.2 有机类

目前,有机类固-液相变储能材料主要有:脂肪烃类、脂肪酸类及其酯类和盐类、醇类以及其它有机类。这类相变材料的性质与碳链有着密切的关系。一般来说,有着相同碳链结构的同系物有着相似的性质,一般同系有机物的相变温度、相变焓会随着碳链的逐渐增长而提高。有机类相变材料的优点是和理论结晶温度有很小的差值即过冷度,无腐蚀性,融化和凝结能重复实现,化学性能稳定。但是有机类相变材料的相变焓相对较低,热传导率也较低,熔点低,溶解热较小且易挥发,密度小,易燃,因此只适用于低温场合。

2.2.2. 1 石蜡类

石蜡的化学组成为多种烷烃的混合物。其中直链烷烃正构型烷烃占多数,达60%以上,也有少数是异构烷烃和环烷烃。石蜡类的熔点不是一个温度点,而是一个温度范围,因此石蜡的熔解温度可以和系统的工作温度很好的配合。另外,最近的研究表明,石蜡具有较高的相变热,而且在相变时基本没有过冷现象。在经过一系列的升降温实验后,石蜡也能表现出良好的稳定性。不过石蜡的热导率较低、易燃[5,6],而且易发生黄变现象,考虑到其优异的综合性能,因此还是一种不错的芯材选择对象。

2.2.2. 2 肪肪酸类

脂肪酸类也是一种储热相变材料,其性能和特点以及应用方法均与石蜡相似。有报道将硬脂酸及其它脂肪酸经特殊的处理,融入二氧化硅溶胶中,形成了以Si O2无机盐为核周围吸附着脂肪酸分子的稳定结构。脂肪酸可以随温度的变化而发生相转变,但不会形成流淌的液体状态。成为一种类似于固-固相变的PCM粉末,相变焓约为50～150 J/g,相变温度与脂肪酸的碳原子个数有关,范围为-15～70℃。脂肪酸类复合PCM的优点是原料易得,成本低,但脂肪酸性能不稳定,容易挥发和分解[5,6,7]。鉴于此我们考虑到壁材的包裹率和密封性要求很高,选择的难度就很大,而且材料的热传导率也会受到间接的影响。

2.2.2. 3 多元醇类

低温时,具有高对称的层状体心结构,同层分子以范德华力连接,层与层之间由-OH形成氢键连接,当达到固-固相变温度时,将形成低对称的各向同性的面心结构,同时氢键断裂,发生由结晶态到无定形态的相转变,放出氢键能。若继续升温,则达到熔点而变为液体,多元醇的固-液相变温度都高于固-固相变温度,因此固-固相变发生后可以升温一段时间而不至于发生固-液相变,因此贮热体积变化小,对容器封装的技术要求不高,固-固相变热与每一分子所含的羟基数有关系:每一分子所含羟基数越多,则相变焓越大。

多元醇的相变温度较高,在一定程度上限制了它的实用性,现在不同种类的多元醇混合体系,有较大的温度范围。多元醇相变材料具有性能稳定,寿命长,相变焓大,无液相等优点[8]。特别是聚乙二醇800、1000系列,以其较好的相变性能和适宜的相变温度进入了我们的视线,课题组前期将其应用到皮革中的效果还是可以的。

根据相变温度范围,相变材料可分为高温、中温和低温储能材料。适合人体所处的环境是低温的相变材料。根据相变形式和相变过程,相变材料可分为固-汽相变、液-汽相变、固-固相变及固-液相变材料。

固-汽相变和液-汽相变材料在相变过程体积变化很大,实际应用中很少被选用。固-液相变材料相变潜热大、种类众多,价格适中,在实际应用中最为广泛。相比之下,固-固相变材料在相变过程中体积变化小,对容器要求低,但种类比较少。表1就以上所列出的一些条件进行汇总。

综上所述,选择皮革用相变材料的标准可定为以下几点:(1)相变潜热高;(2)相变温度适当;(3)相变的可逆性好,能尽量避免过冷过热现象;(4)导热系数大;(5)相变过程有较小的膨胀收缩性;(6)相变材料的密度大,比热容大;(7)无毒无腐蚀性;(8)成本低,制造方便。

2.3 壁材的分类和选择

应用微胶囊化的目的并非是微胶囊材料的缓释性能,而看中的是它的封装性能,这就要求微胶囊的外壳不是空隙型的材料,而是可以包裹住芯材的材料,从而减少芯材向环境的扩散或蒸发,抑制芯材中有效成分的挥发损失,提高其稳定性,使品质保持持久。微胶囊化可提供稳定性,保护新材料免受环境影响,降低对健康的危害,减少毒作用,亦可转变物质的颜色、形态、质量、体积、溶解性、反应性和耐久性,能将液体或半固体的流质体转化为自由流动的固体粉末,便于贮藏和运输,达到人们所需要的功用。

微胶囊选用的壁材必须符合国家卫生标准,不与被包裹的物质起反应。如芯材是亲油性的,宜选用亲水聚合物作壁材;若芯材为水溶性的物质,则选取非水溶性的合成高分子材料作为壁材。同时,包覆材料本身的性能也是选择包囊材料所要考虑的因素,如渗透性、稳定性、溶解性、黏度、电性能、吸湿性及成膜性。

通常制备的微胶囊粒径在5～2000μm之间,称为微米级的微胶囊,简称微囊,而材料粒度30μm以下的微囊可以称为超细胶囊。随着微胶囊技术的发展,制备的微胶囊粒径已可小于1μm,达1～1 000 nm之间,把这种粒径在纳米范围的微胶囊称为纳米胶囊,简称纳囊[10]。研究发现,胶囊粒径越小,其性质越独特,而使它可在许多领域得到新的应用。

皮革因其独特的空间立体结构,要求包覆相变材料所形成的胶囊能够渗透到皮革的空隙中,因此粒径大小要足够合适才可以,而一般的相变微胶囊为几十纳米左右,能满足要求。与此同时,壁材应尽量具有特殊的官能团能够和胶原的羧基结合,以使相变胶囊能牢固地固定在皮革中。

目前研究报道中使用较多的壁材分为天然材料、半合成材料、高分子材料。天然材料及其半合成材料因无毒、成膜性、成球性、可降解性等优良性能而最为常用。如壳聚糖、海藻酸盐等天然多糖资源丰富、制备简单、价格便宜、极具研发潜力。高分子材料如三聚氰胺甲醛-MUF、正硅酸乙酯水解得到的二氧化硅凝胶也以其化学稳定性和成膜性好的特点成为日益重视的研究对象之一,但是将此类高分子材料作为壁材包裹相变材料添加到皮革当中还是有不小的困难,主要是生物兼容性比较差,如何解决生物兼容性差和结构稳定性之间的一对矛盾也是要解决的难题。

通过微胶囊化可以使物质获得一种特殊功能或同时获得多种功能。有关微胶囊及微胶囊化技术的研究正在不断深入,主要集中在新的微胶囊化方法、新的应用领域、微胶囊芯材的释放机理、壁厚的控制及测量方法等方面。20世纪80年代发展起来的纳米胶囊因具有靶向性、副作用和刺激性小、缓释性好,已应用于医药领域,目前又迅速扩大到香料、农药、阻燃剂、粘合剂、涂料、石油产品及食品等领域,已成为一项引人注目的高新技术。

3 相变材料研究方向

首要的重点是妥善解决相变材料的导热性能和使用对象的保温性的矛盾。导热性能和保温性一直是互相制约的,如果提高导热性能,会有利于相变的速度,从而放热或吸热以抵抗外界温度对皮革的影响;然而导热性能太好,会影响皮革天然的保温性能,因而中间有一个最佳选择问题。

提高能量密度的相变材料意味着芯材/壁材的比例和传导性能,要如何根据相变机理提高其相变焓,这就要求壁材的优化选择和传统芯材的复配改性。首先,有些研究者将天然材料与合成高分子材料混合作为制备微胶囊的壁材,这样既可以利用合成材料弥补天然材料强度上的不足,又可以利用天然材料弥补合成材料生物相容性较差的缺点;其次,醇类近来一直是大家比较关注的相变材料之一,特别是多元复合醇类有其巨大的潜力。

当然成本是左右当下微胶囊研究的重要因素之一。在综合厂家报价和自己的成本之后,粗略估计在微胶囊添加材料的造价要比皮革的其他必要添加剂的价格高出一些,但其用量少,总成本不算大,合成出坚固耐用的名副其实的微胶囊材料,才能真正走入研产销一条龙的道路中去。

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