一种防生物微胶囊及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于微胶囊的技术领域，公开了一种防生物微胶囊及其制备方法与应用。方法：1)将三聚氰胺与甲醛混合，调节pH为8～9，于65～70℃搅拌反应至透明，加入水，继续反应20～50min，获得密胺预聚体；2)将密胺预聚体、扩链剂与乳化剂混合均匀，调节pH为1～6，加入固化剂、辣椒素类化合物和有机溶剂，冰浴条件下乳化，升温至40～65℃搅拌反应3～5h，调节pH≥6，停止反应，获得防生物微胶囊。本发明专利技术的方法简单，所制备的微胶囊对芯材具有较好的缓释效果和包封率，避免芯材在短时间内的大量释放，提高防污效果的持续时间；提高了芯材的稳定性，抗生物功效时间长；环保；应用于抗菌、防污、防生物领域。

A Biological Microencapsulation and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种防生物微胶囊及其制备方法与应用
本专利技术属于微胶囊的
，具体涉及一种防生物微胶囊及其制备方法与应用。所述微胶囊适合在防虫、防啮齿类生物啃咬及趋避海洋生物涂料中应用。
技术介绍
微胶囊技术最早起始于上世纪30年代。经过几十年的发展，目前已经广泛应用于食品、药品、化妆品等领域，在多学科交叉应用的大背景下，微胶囊技术更有拓展到树脂，涂料等新领域的趋势。所谓的微胶囊技术是指通过物理或化学方法将固体、液体或气体包封在微小而密封的胶囊中，通过控制环境条件使其以一定速率释放的技术。其中，被包封的物质称为活性芯材，包封芯材实现微囊胶囊化的惰性物质称为壁材。微胶囊的壁材可选用天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料，又称囊壳层。根据活性芯材的化学性质，可为油溶性、水溶性化合物或混合物，其相态可为粉末、固体、液体或气体。经过人们多年来不断的发展，可包封物的品种极其繁多，如交联剂、催化剂、化学反应剂、显色剂、药物、杀虫剂、水溶液、染料、颜料、洗涤剂、食品等。天然辣椒素，又称辣椒碱，是从辣椒、洋葱等物质中提取出的一种极度辛辣的香草酰胺类生物碱。天然辣椒素是多种辣椒素同系物的混合物，辣椒素中具有辛辣味和刺激性的为壬酸香草酰胺，可通过化学方法合成。合成辣椒素的辣度强于天然辣椒素，价格低于天然辣椒素。辣椒素虽然具有较好的抑菌杀菌作用，可用于防生物药物，但是直接使用，会对施工人员造成很大伤害，而且无法长时间提供防护效果。另外，辣椒素在贮存，运输，填埋过程中因光、热等因素会造成一定的损失，其作为防污防生物药物，作用时效短，稳定性差。同时现有防生物所用的药物，如有机锡或氧化亚铜等是直接杀灭动植物，易造成生态系统崩溃的问题，不环保。本专利技术将辣椒素制备成微胶囊，将微胶囊化的辣椒素分散在涂料中，一方面可以在生物啃咬时，具有强烈刺激性辣椒素的释放，可趋避生物；另一方面微胶囊内的辣椒素缓慢释放，又可长效趋避生物。与其他趋避生物药物相比，本专利技术的防生物微胶囊的优势在于：(1)通过微胶囊技术包覆辣椒素，可避免辣椒素在贮存，运输，填埋过程中因光、热等因素造成的损失，解决了防污药物的作用时效短的问题；(2)将辣椒素通过双层微胶囊包覆技术包覆，可避免在填埋过程中，对人体造成过大刺激，影响人身安全，解决了对施工人员友好的问题；(3)通过工艺技术对微胶囊的力学性能进行控制，可避免贮存，运输，填埋过程中因为微胶囊破裂过多带来的损失的问题。(4)辣椒素是环保生物趋避剂，对环境无害，解决了防污药物带来的环保问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对生物趋避剂贮存不稳定，应用范围受环境温度和湿度影响大，对环境有污染，在趋避生物的长效性上不够的问题，提供一种防生物微胶囊及其制备方法。本专利技术以辣椒素类化合物作为芯材，聚脲树脂和密胺树脂作为内外双壳层，制备的微胶囊，与单壳层微胶囊相比，双壳层对芯材的释放能进行更精准控制，避免防污剂在短时间内的大量释放，提高防污效果的持续时间。本专利技术以聚脲和密胺树脂作为双壳层，可最大程度保证微胶囊的质量和缓释效果。本专利技术的另一目的在于提供上述防生物微胶囊的应用。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种防生物微胶囊的制备方法，包括以下步骤：1)将三聚氰胺与甲醛混合，调节pH为8～9，于65～70℃搅拌反应至透明，加入水，继续反应20～50min，获得密胺预聚体；所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1：(3～5)；2)将密胺预聚体、扩链剂与乳化剂混合均匀，调节pH为1～6，加入固化剂、辣椒素类化合物和有机溶剂，冰浴条件下乳化，升温至40～65℃搅拌反应3～5h，调节pH≥6，停止反应，获得防生物微胶囊。步骤1)中所述甲醛以甲醛溶液的形式加入，所述水的用量为甲醛溶液质量的1～3倍；甲醛溶液的浓度为15～40wt％；所述搅拌反应至透明是指搅拌反应5～10min。步骤1)中所述调节pH为8～9是指采用调节剂调节体系pH为8～9，调节剂为氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、三乙胺、氨水中的一种以上；步骤2)中所述密胺预聚体、扩链剂与乳化剂的质量比为(20～100)：(1～10)：(20～30)；所述乳化剂为羧甲基纤维素、阿拉伯胶、明胶中的一种以上；步骤2)中所述辣椒素类化合物与固化剂的质量比为1：(3～6)；固化剂、辣椒素类化合物和有机溶剂的总质量为密胺预聚体质量的1～2.5倍；所述乳化的转速为400～2000rpm，乳化的时间为20～50min；所述搅拌反应的转速为50～400rpm，搅拌为湍流搅拌桨。步骤2)中所述调节pH为1～6是指采用调节剂调节体系的pH为1～6，调节剂为硫酸、盐酸、草酸、醋酸、苯甲酸、甲酸、丁二酸中的一种以上；所述调节pH≥6是指采用调节剂调节体系的pH≥6，调节剂为氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、三乙胺、氨水中的一种以上；所述调节pH≥6优选调节pH大于7。步骤2)中所述扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、1,4-丁二醇、聚乙二醇400、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000中的一种以上；所述固化剂为MDI预聚体(Suprasec2244、Suprasec2344、Suprasec2644生产厂家为拜耳)、TDI预聚体(DesmodurL-75、DesmodurL-1470、DesmodurCB-75N，生产厂家为拜耳)、TDI三聚体(Coronate2030、CoronateMG-55、DesmodurIL-1351，生产厂家为拜耳)中的一种以上；所述辣椒素类化合物为辣椒素、二氢辣椒素、降二氢辣椒素、高二氢辣椒素、高辣椒素中的一种以上；所述有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯乙酸乙酯、氯苯、二甲苯中的一种以上；所述防生物微胶囊的粒径为0.1～300μm。步骤2)中混合均匀是指低速搅拌溶解，低速搅拌的转速为50～400r/min。步骤2)中将密胺预聚体、扩链剂与乳化剂混合均匀的过程中，加入水，使得密胺预聚体、扩链剂与乳化剂全部溶解。水的加入量与乳化剂的体积质量比为(500～800)mL：(20～30)g。所述防生物微胶囊通过上述方法制备得到。所述防生物微胶囊用于制备防生物、防污的压板、胶粘剂、复合材料和/或涂料。所述防生物、防污涂料包括海洋防污涂料。所述防生物、防污涂料是指将上述微胶囊与涂料混匀得到；所述涂料为环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸树脂涂料。微胶囊的用量为涂料质量的5～10％。所述防生物微胶囊应用于抗菌、防污、防生物领域。本专利技术制备的以辣椒素类化合物作为芯材，聚脲树脂和密胺树脂作为内外双壳层的微胶囊，具有优异的包封性能，持续稳定的缓释效果，力学性能优异，具有广泛用途。由于天然辣椒素价格昂贵，且辣度弱于合成辣椒素，因此本专利技术优选选用合成辣椒素作原料。合成辣椒素(以下简称辣椒素)，其化学名为N-((4-羟基-3-甲氧苯基)甲基)壬烷酰胺，分子式为C17H27NO3，结构式如下：分子量为293，为白色或米白色粉末，熔点为57～59℃，沸点200～210℃。本专利技术的原理：在制备防生物微胶囊的过程中，本专利技术的微胶囊壳层通过以下反应制备得到：(1)乳化体系中被分散成微小液滴的油相中的固化剂与水相中的扩链剂、水以及密胺预聚体中的残留胺发生界面聚合反应(如图1a，1b)形成聚脲树脂内壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防生物微胶囊的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将三聚氰胺与甲醛混合，调节pH为8～9，于65～70℃搅拌反应至透明，加入水，继续反应20～50min，获得密胺预聚体；所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1：(3～5)；2)将密胺预聚体、扩链剂与乳化剂混合均匀，调节pH为1～6，加入固化剂、辣椒素类化合物和有机溶剂，冰浴条件下乳化20～50min，升温至40～65℃搅拌反应3～5h，调节pH≥6，停止反应，获得防生物微胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种防生物微胶囊的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将三聚氰胺与甲醛混合，调节pH为8～9，于65～70℃搅拌反应至透明，加入水，继续反应20～50min，获得密胺预聚体；所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1：(3～5)；2)将密胺预聚体、扩链剂与乳化剂混合均匀，调节pH为1～6，加入固化剂、辣椒素类化合物和有机溶剂，冰浴条件下乳化20～50min，升温至40～65℃搅拌反应3～5h，调节pH≥6，停止反应，获得防生物微胶囊。2.根据权利要求1所述防生物微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述密胺预聚体、扩链剂与乳化剂的质量比为(20～100)：(1～10)：(20～30)；步骤2)中所述辣椒素类化合物与固化剂的质量比为1：(3～6)；固化剂、辣椒素类化合物和有机溶剂的总质量为密胺预聚体质量的1～2.5倍。3.根据权利要求1所述防生物微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述扩链剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、1,4-丁二醇、聚乙二醇400、聚乙二醇1000、聚乙二醇2000中的一种以上；所述固化剂为MDI预聚体、TDI预聚体、TDI三聚体中的一种以上；所述辣椒素类化合物为辣椒素、二氢辣椒素、降二氢辣椒素、高二氢辣椒素、高辣椒素中的一种以上。4.根据权利要求3所述防生物微胶囊的制备方法，其特征在于：所述MDI预聚体为Suprasec2244、Suprasec2344、Suprasec2644中一种以上；所述TDI预聚体为DesmodurL-75、DesmodurL-1470、DesmodurCB-75N中一种以上；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡剑峰，来鑫，瞿金清，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44