一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法与流程

本发明涉及一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，特别涉及的是一种通过辐射乳液聚合制备乙烯基聚合物微胶囊的方法，属于微型包装技术领域。

背景技术：

微胶囊技术是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，所得到的微小粒子叫微胶囊。通常制备的微胶囊粒径在1～500um，壁厚0.5～150um。由于微胶囊特殊的结构、多样的性能、稳定的封装能力，其在医药、生物、食品、化工等领域有着广泛的应用。目前，用作微胶囊囊壁的材料主要为合成高分子类聚合物，如密胺树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等，但这些囊壁材料中都或多或少存在着游离甲醛，会伤害人体健康，很大程度上制约了其发展。随后，无毒的乙烯基聚合物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯类合成高分子相继得到了开发与研究。目前，乙烯基聚合物微胶囊的制备方法主要是通过引发剂引发的化学乳液聚合法，该方法引发温度高、聚合温度高、反应过程不易控制，最重要的是反应时间较长、能耗高。近些年随着辐照技术的发展，有报道使用辐照技术进行乙烯基聚合物微胶囊的制备。目前辐照源主要包括电子束、钴源(γ射线)、紫外线、微波等。以紫外线、微波作为辐照源，仍需加入具有一定毒性的光引发剂。而高能的电子束、钴源(γ射线)作为辐照源，则无需加入引发剂就可直接进行自由基聚合。现阶段用于制备乙烯基聚合物微胶囊的辐照源大多为钴源，但其存在辐照加工时间较长、售价较高、废源处理困难、射线利用率低等问题。与钴源相比，电子加速器有以下优点：(1)快速辐照；(2)射线利用率高(3)吸收剂量均匀；(4)无环境污染；(5)无任何毒性与残留。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术存在加工时间长，且成本昂贵等问题，提供一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法。该方法在常温下反应、无需引发剂引发且反应时间极短。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，制备过程如下：

水相的制备：将乳化剂溶解到蒸馏水中得到乳化剂溶液；所述乳化剂溶液的浓度为1％～3％；

油相的制备：将乙烯基单体、交联剂和芯材混合均匀，得到油相溶液；所述乙烯基单体、交联剂和芯材的质量比为1：0.1：1；

乳化：在持续搅拌下，向乳化剂溶液中滴加油相溶液，得到水包油乳液；

将水包油乳液置于玻璃瓶中，在电子加速器上进行辐照；再将辐照后的乳液洗涤、过滤，制得乙烯基聚合物微胶囊。

所述乳化剂包括：十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡铬烷酮、十二烷基三甲基溴化胺、tween-80或span-80等；

所述乙烯基单体包括：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯或醋酸乙烯酯等；

所述交联剂包括：二乙烯基苯、季戊四醇四丙烯酸酯或甲基丙烯酸烯丙酯等；

所述芯材可采用水不溶且与乙烯基单体混溶的油性囊芯材料，如端羟基硅油、正硅酸乙酯、甲基三甲氧基硅烷、二月硅酸二丁基锡或液体石蜡等；

所述乳化过程中，油相溶液滴加完全后继续搅拌15～45分钟，得到稳定的水包油乳液；

所述电子加速器的参数设置为电子束10mev，束流1.5～2ma，额定功率15～20kw；

所述辐照剂量为5～50kgy，辐照时间为10～30分钟。

有益效果

1、本发明的一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，反应时间极短，效率高；从发射功率上讲，5kw的加速器相当于40万居里的钴-60放射源，且钴-60放射源是呈球形形状发射射线，对射线利用低，大约只有20％，其他方向的射线都被浪费；而加速器的射线方向是一个方向，对射线利用率高，达93％以上。因此，使用电子加速器辐照制备微胶囊，反应时间极短，效率高；

2、本发明的一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，反应体系中无需加入具有毒性的引发剂；

3、本发明的一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，反应温度低，可在室温下进行；

4、本发明的一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，所用设备及生产工艺简单、操作方便。

附图说明

图1为实施例1制备得到的乙烯基聚合物微胶囊的扫描电镜图。

图2为实施例1制备得到的乙烯基聚合物微胶囊的热失重分析图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，包括以下步骤：

(1)水相的制备：称取1.8g乳化剂聚乙烯吡铬烷酮(pvpk-30)于烧杯中，加入120g蒸馏水，充分溶解；

(2)油相的制备：将12g单体苯乙烯、1.2g二乙烯基苯、12g液体石蜡混合均匀；

(3)乳化：将带有搅拌器的乳化机置于水相中，启动搅拌电机，在剧烈搅拌下将油相缓慢滴加到水相中，持续搅拌20分钟，制得水包油乳液；

(4)将乳液置于玻璃瓶中，在辐照加速器上进行辐照；

(5)辐照10分钟后，关闭辐照源，停止反应；

(6)将辐照后的乳液洗涤、过滤；

(7)经检验合格，制得乙烯基聚合物微胶囊。

实施例2

一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，包括以下步骤：

(1)水相的制备：称取1.5g聚乙烯吡铬烷酮(pvpk-30)于烧杯中，加入120g蒸馏水，充分溶解；

(2)油相的制备：将12g单体苯乙烯、1.2g交联剂二乙烯基苯、12g油性囊芯端羟基硅油混合均匀；

(3)乳化：将带有搅拌器的乳化机置于水相中，启动搅拌电机，在剧烈搅拌下将油相缓慢滴加到水相中，持续搅拌20分钟，制得水包油乳液；

(4)将乳液置于玻璃瓶中，在辐照加速器上进行辐照；

(5)辐照15分钟后，关闭辐照源，停止反应；

(6)将辐照后的乳液洗涤、过滤；

(7)经检验合格，制得乙烯基聚合物微胶囊。

实施例3

一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，包括以下步骤：

(1)水相的制备：称取1.8g乳化剂聚乙烯吡铬烷酮(pvpk-88～96)于烧杯中，加入120g蒸馏水，充分溶解；

(2)油相的制备：将9g单体甲基丙烯酸甲酯、3g单体丙烯酸、1.2g交联剂季戊四醇四丙烯酸酯、12g油性囊芯端羟基硅油混合均匀；

(3)乳化：将带有搅拌器的乳化机置于水相中，启动搅拌电机，在剧烈搅拌下将油相缓慢滴加到水相中，持续搅拌20分钟，制得水包油乳液；

(4)将乳液置于玻璃瓶中，在辐照加速器上进行辐照；

(5)辐照15分钟后，关闭辐照源，停止反应；

(6)将辐照后的乳液洗涤、过滤；

(7)经检验合格，制得乙烯基聚合物微胶囊。

实施例4

一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，包括以下步骤：

(1)水相的制备：称取1.5g乳化剂十二烷基硫酸钠于烧杯中，加入120g蒸馏水，充分溶解；

(2)油相的制备：将12g单体甲基丙烯酸甲酯、1.2g交联剂季戊四醇四丙烯酸酯、12g油性囊芯端羟基硅油混合均匀；

(3)乳化：将带有搅拌器的乳化机置于水相中，启动搅拌电机，在剧烈搅拌下将油相缓慢滴加到水相中，持续搅拌20分钟，制得水包油乳液；

(4)将乳液置于玻璃瓶中，在辐照加速器上进行辐照；

(5)辐照20分钟后，关闭辐照源，停止反应；

(6)将辐照后的乳液洗涤、过滤；

(7)经检验合格，制得乙烯基聚合物微胶囊。

实施例5

一种乙烯基聚合物微胶囊的辐射制备方法，包括以下步骤：

(1)水相的制备：称取1.5g乳化剂十二烷基硫酸钠于烧杯中，加入120g蒸馏水，充分溶解；

(2)油相的制备：将12单体甲基丙烯酸甲酯、1.2g交联剂季戊四醇四丙烯酸酯、12g油性囊芯端羟基硅油混合均匀；

(3)乳化：将带有搅拌器的乳化机置于水相中，启动搅拌电机，在剧烈搅拌下将油相缓慢滴加到水相中，持续搅拌20分钟，制得水包油乳液；

(4)将乳液置于玻璃瓶中，在辐照加速器上进行辐照；

(5)辐照30分钟后，关闭辐照源，停止反应；

(6)将辐照后的乳液洗涤、过滤；

(7)经检验合格，制得乙烯基聚合物微胶囊。

结论：

如以上各实施例所述，通过电子加速器成功制备了乙烯基聚合物微胶囊。其形貌均为球形，表面光滑，且分布均匀，其典型图如图1所示。通过进一步对乙烯基聚合物微胶囊进行热失重分析，如图2所示，当温度升高至350℃左右时，微胶囊开始发生热失重，此时的失重是由于微胶囊壁材开始分解所导致的；随着温度的进一步升高，当温度升高至480℃时，热失重速率降低，这是由于微胶囊芯材也开始发生分解所导致的，由此可证明乙烯基聚合物微胶囊的成功制备。与通过钴源辐射制备乙烯基聚合物微胶囊所需5～6h相比，使用电子加速器制备乙烯基聚合物微胶囊所需时间大幅度减少，如实施例1所述，辐照10min即可完成乙烯基聚合物微胶囊的制备，这大大的提高了微胶囊的制备效率。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。