一种固态囊芯的变色微纳胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固态囊芯的变色微纳胶囊及其制备方法，特征是以固态光致变色复合材料为囊芯，包括以下步骤：1)将聚合物、光致变色染料、抗氧化剂、紫外线吸收剂及增感剂在油溶性溶剂中溶胀、溶解成均一油相后，加入到含乳化剂和助乳化剂的水溶液中，剪切乳化得到水包油型稳定乳液；2)调整乳液温度保持在30～70℃并调整溶液pH后，匀速加入适量氨基树脂或醚化改性的氨基树脂溶液；3)升温至一定温度并保持搅拌，可得到微纳胶囊；4)将制备好的微纳胶囊悬浮液pH调至7左右，抽滤洗涤；5)将胶囊干燥热处理。该方法制备的胶囊热稳定可达300℃以上，机械性能明显改善，工艺简单，可工业生产，可用于纤维加工、纺织服装、化工印染，塑料制品等领域。

A solid state capsule discoloration micronano capsule and its preparation method

The invention discloses a solid core color micro nano capsule and its preparation method, is characterized by solid photochromic composite material as the core, which comprises the following steps: 1) the polymer, photochromic dyes, antioxidants, ultraviolet absorbent and sensitizing agent in oil soluble solvent swelling and dissolving into a homogeneous oil phase, added to the aqueous solution containing emulsifier and auxiliary emulsifier, emulsified oil in water by shear stable emulsion; 2) adjust the emulsion temperature maintained at 30~70 degrees and adjust the solution pH after adding uniform amino resin or etherification amino resin solution; 3) heated to a certain temperature and maintain mixing can be micro nano capsule; 4) the prepared micro nano capsule suspension pH to about 7, filtration washing; 5) the capsule dry heat treatment. The capsule prepared by this method has thermal stability up to 300 degrees Celsius, and its mechanical properties are obviously improved. The technology is simple, and it can be used for industrial production, and it can be applied to fiber processing, textile and clothing, chemical industry, printing and dyeing, plastic products and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种固态囊芯的变色微纳胶囊及其制备方法
本专利技术涉及一种光致变色微纳胶囊，尤其是涉及一种囊芯为固态的光致变色微纳胶囊及其制备方法。
技术介绍
光致变色材料是指受到光源激发后能够发生颜色变化的一种智能材料，在智能防伪、信息存储、纺织服饰装饰等多个领域获得了越来越多的应用。如果光致变色染料长时间暴露在紫外光、氧气或自由电子存在等场合下，染料的化学结构会不可避免地发生变化，从而引起变色性能的衰减或不稳定。胶囊是以一种用壁材包裹囊芯的核壳结构的微小“容器”，容器内可以是药物、染料、香精、油墨等液态或固态的功能性物质，用于保护或控制释放囊芯物质、遮蔽气味等，实现了囊芯物质的永久固态化，大大方便了其应用。将光致变色染料溶液包裹于胶囊内，可避免光变染料与紫外光、氧及自由电子的直接接触，会有效增强其耐候性，保持优良的光致变色性能。裴广玲等人在专利CN101225296A采用原位聚合法，将光致变色染料包裹于三聚氰胺-甲醛树脂中，制备了光致变色微胶囊。然而他们采用的有机溶剂是沸点较低且毒性较强的苯、乙醇、甲苯、四氯乙烯或四氯化碳等，对人体或环境造成危害，在一定程度上限制了其应用。天津科技大学的倪永浩等人在专利CN102875822A中采用螺吡喃、螺噁嗪变色有机物溶液与纤维素类等融化剪切得到亲水性胶乳。处于乳滴状态的光致变色材料溶液，没有进行保护处理，其耐候性及光变性能难以持久，其应用场合也会受到限制。
技术实现思路
为了解决上述光致变色材料应用中的技术问题，提升其热稳定性能、耐候性能、光致变色性能并扩大其应用领域。将光致变色染料分散在固态聚合物中，相对于将光致变色染料溶解在液态有机溶液中，可大大提升光致变色染料热稳定性能，这为其在高分子加工领域如塑料或纤维中的应用奠定了基础。在固态光致变色染料复合物外包裹一层囊壁，可避免与外界环境的接触，同时在固态囊芯中添加抗氧化剂、紫外线吸收剂及增感剂，不仅可有效提升其耐候性，还会改善其光致变色性能。本专利技术提供了一种固态囊芯的变色微纳胶囊及其制备方法，该方法先将聚合物、光致变色染料、抗氧化剂、紫外线吸收剂及增感剂在油溶性溶剂溶解成均一油相后，剪切乳化得到水包油型稳定乳液，然后对其进行胶囊化包裹得到油溶性液态囊芯的微纳胶囊，最后将胶囊干燥热处理，除去囊芯中全部或部分油溶性溶剂，最终得到囊芯为固态光致变色复合物的微纳胶囊。该方法制备的固态囊芯胶囊热稳定温度可达300℃以上，机械性能得到明显改善，同时工艺容易控制，适合规模化生产。一种固态囊芯的变色微纳胶囊制备方法，具体包括以下步骤：1).按质量计，将1～100份聚合物、1～20份光致变色染料、1～10份抗氧化剂、1～10份紫外线吸收剂及1～10份增感剂加入100份油溶性物质中溶胀后，搅拌加热溶解得到均相油溶性溶液；2).将上述油相溶液加入到乳化剂浓度和助乳化剂浓度分别为0.1～10wt％的水溶液中，高速剪切乳化得到水包油型乳液，乳滴粒径范围控制在在10nm～500μm，调整乳液pH为4～7，温度控制在30～70℃；3).按质量计，取50～300份氨基树脂或醚化氨基树脂用水稀释搅匀，匀速加入到上述得到的水包油型乳液中，保温0.5～3小时；4).将体系升温至60～95℃后，保温0.5～3小时可得到液态油相囊芯的微纳胶囊，将制备好的微纳胶囊悬浮液pH调至7左右，抽滤洗涤可得胶囊滤饼；5).将胶囊干燥热处理，除去囊芯中全部或部分油溶性溶剂，最终得到囊芯为固态光致变色复合物的微纳胶囊。所述聚合物为热塑性聚合物，包括聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯，聚乙烯，聚乙烯基甲醚，聚乙烯基乙醚，乙烯丙烯共聚物，乙丙橡胶，聚乙烯基咔唑，聚醋酸乙烯酯，聚氟乙烯，聚偏二氟乙烯，聚氯乙烯(PVC)，聚偏二氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸乙酯，聚(α-腈基丙烯酸丁酯)，聚丙烯腈，聚异丁烯基橡胶，聚氯代丁二烯，氯丁橡胶，聚顺式-1，4-异戊二烯，聚反式-1，4-异戊二烯，苯乙烯和丁二烯共聚物，聚己内酰胺，聚亚癸基甲酰胺，聚己二酰己二胺，聚癸二酰己二胺，聚亚壬基脲，聚间苯二甲酰间苯二胺，聚碳酸酯，聚2，6-二甲基对苯醚，聚[双(甲基胺基)膦腈]，聚二甲基硅氧烷，赛璐珞纤维素，纤维素酯，聚二苯醚砜中的至少一种。所述光致变色染料由萘并螺噁嗪类、螺吡喃类、二芳基乙烯类、偶氮苯类、俘精酸醉类和萘并吡喃类、过渡金属氧化物、金属卤化物以及稀土配合物中任一种或任意混合组成。所述抗氧化剂为叔丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)、抗坏血酸棕榈酸酯(AP)、硫代二丙酸二月桂酸酯(DLTP)、4-己基间苯二酚(4-HR)中任一种或几种的混合物。所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中水杨酸苯酯、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、2，2’-硫代双(4-叔辛基酚氧基)镍、三(1，2，2，6，6-五甲哌啶基)亚磷酸酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶、2，4，6-三(2’-正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪和六甲基磷酰三胺等中至少一种。所述增感剂为芳香族或脂肪族的酯类中1-羟基-2萘甲酸苯酯、乙二酸二苄酯及对苄基联苯等中的至少一种。所述油溶性物质为烷烃类中异戊烷、正戊烷、石油醚(主要戊烷和己烷混合物)、己烷、环己烷、异辛烷、三甲基戊烷、环戊烷、庚烷和二恶烷；烷衍生物中甲胺、二甲胺、1，1-二氯甲烷、1，1，1-三氯甲烷、硝基甲烷、氯仿、三氯三氟代乙烷、四氯化碳、三氯乙烯、二氯化乙烯、丁基氯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺和二甲亚砜；醇和醚中的异丙醇、异丁醇、正丁醇、丙醚、二乙醚和苯酚等；醛和酮包括甲基异丁酮和甲基乙基酮等；有机酸主要是烷基酸如硬脂酸等；有机酯如乙酸乙酯、醋酸丁酯和硬脂酸正丁酯等；苯包括苯、甲苯、二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、氯苯、邻二氯苯及苯胺中的一种或几种的混合物。所述乳化剂选自下列物质中至少一种：离子表面活性剂如阴离子型中的聚合羧酸盐中聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺和苯乙烯马来酸酐共聚物钠盐溶液；烷基苯磺酸钠如十二烷基苯磺酸钠，烷基磺酸盐，脂肪酸磺烷基酯，磺烷基酰胺，琥珀酸酯磺酸盐，烷基萘磺酸盐如二丁基萘磺酸钠，烷基萘磺酸盐的甲醛缩合物，木质素磺酸盐，烷基甘油醚磺酸盐；脂肪醇硫酸酯盐和仲烷基硫酸酯如十二烷基硫酸钠；磷酸酯盐；烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物硫酸盐；烷基萘磺酸甲醛缩合物及其类似化合物；酚甲醛缩合物磺酸盐及其类似品种，酚磺酸萘磺酸甲醛缩合物钠盐，酚甲醛缩合物磺酸钠盐，酚-脲-甲醛缩合物磺酸盐，缩甲基纤维素及其衍生物，黄原酸胶，木质素磺酸盐中的脱糖木质素磺酸钠M-9等；非离子表面活性剂，如烷基酚聚氧乙烯醚、高碳醇脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯。所述助乳化剂包括短链醇或适宜HLB值的非离子型表面活性剂，烷基醇如正丁醇、异丁醇、正戊醇、异戊醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁四醇、木糖醇、己六醇、吐温系列乳化剂以及聚甘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态囊芯的变色微纳胶囊制备方法，其特征在于包括以下步骤：1).按质量计，将1～100份聚合物、1～20份光致变色染料、1～10份抗氧化剂、1～10份紫外线吸收剂及1～10份增感剂加入100份油溶性物质中溶胀后，搅拌加热溶解得到均相油溶性溶液；2).将上述油相溶液加入到乳化剂浓度和助乳化剂浓度分别为0.1～10wt％的水溶液中，高速剪切乳化得到水包油型乳液，乳滴粒径范围控制在在10nm～500μm，调整乳液pH为4～7，温度控制在30～70℃；3).按质量计，取50～300份氨基树脂或醚化氨基树脂用水稀释搅匀，匀速加入到上述得到的水包油型乳液中，保温0.5～3小时；4).将体系升温至60～95℃后，保温0.5～3小时可得到液态油相囊芯的微纳胶囊，将制备好的微纳胶囊悬浮液pH调至7左右，抽滤洗涤可得胶囊滤饼；5).将胶囊干燥热处理，除去囊芯中全部或部分油溶性溶剂，最终得到囊芯为固态光致变色复合物的微纳胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种固态囊芯的变色微纳胶囊制备方法，其特征在于包括以下步骤：1).按质量计，将1～100份聚合物、1～20份光致变色染料、1～10份抗氧化剂、1～10份紫外线吸收剂及1～10份增感剂加入100份油溶性物质中溶胀后，搅拌加热溶解得到均相油溶性溶液；2).将上述油相溶液加入到乳化剂浓度和助乳化剂浓度分别为0.1～10wt％的水溶液中，高速剪切乳化得到水包油型乳液，乳滴粒径范围控制在在10nm～500μm，调整乳液pH为4～7，温度控制在30～70℃；3).按质量计，取50～300份氨基树脂或醚化氨基树脂用水稀释搅匀，匀速加入到上述得到的水包油型乳液中，保温0.5～3小时；4).将体系升温至60～95℃后，保温0.5～3小时可得到液态油相囊芯的微纳胶囊，将制备好的微纳胶囊悬浮液pH调至7左右，抽滤洗涤可得胶囊滤饼；5).将胶囊干燥热处理，除去囊芯中全部或部分油溶性溶剂，最终得到囊芯为固态光致变色复合物的微纳胶囊。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述聚合物为热塑性聚合物，包括聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯，聚乙烯，聚乙烯基甲醚，聚乙烯基乙醚，乙烯丙烯共聚物，乙丙橡胶，聚乙烯基咔唑，聚醋酸乙烯酯，聚氟乙烯，聚偏二氟乙烯，聚氯乙烯(PVC)，聚偏二氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸乙酯，聚(α-腈基丙烯酸丁酯)，聚丙烯腈，聚异丁烯基橡胶，聚氯代丁二烯，氯丁橡胶，聚顺式-1，4-异戊二烯，聚反式-1，4-异戊二烯，苯乙烯和丁二烯共聚物，聚己内酰胺，聚亚癸基甲酰胺，聚己二酰己二胺，聚癸二酰己二胺，聚亚壬基脲，聚间苯二甲酰间苯二胺，聚碳酸酯，聚2，6-二甲基对苯醚，聚[双(甲基胺基)膦腈]，聚二甲基硅氧烷，赛璐珞纤维素，纤维素酯，聚二苯醚砜中的至少一种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述光致变色染料由萘并螺噁嗪类、螺吡喃类、二芳基乙烯类、偶氮苯类、俘精酸醉类、萘并吡喃类、过渡金属氧化物、金属卤化物以及稀土配合物中任一种或任意混合组成。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述抗氧化剂为叔丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、没食子酸丙酯(PG)、抗坏血酸棕榈酸酯(AP)、硫代二丙酸二月桂酸酯(DLTP)和4-己基间苯二酚(4-HR)中任一种或几种的混合物。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类中水杨酸苯酯、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，王瑀，耿晓叶，霍晓楠，边俊民，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12