一种利用酶催化原位合成微胶囊的方法及其在防腐涂料中的应用技术

本发明专利技术属于材料制备领域，具体涉及一种利用酶催化原位合成微胶囊的方法及其在防腐涂料中的应用。该方法具体为：首先制备纤维素纳米晶体分散液及含有松柏醇的亚麻籽油的乳液；超声分散乳液，然后进行磁力搅拌，得皮克林乳液；将皮克林乳液中加入双氧水和辣根过氧化氢酶溶液，搅拌反应；将反应完成后的乳液进行冷冻干燥后得纤维素纳米晶体微胶囊。本发明专利技术使用酶催化方法制备具有防腐功能的微胶囊，合成的微胶囊不含有甲醛等有害物质，对环境友好。本发明专利技术合成的微胶囊稳定性好，在水溶液中容易分散，可以用作愈合试剂的载体用于水性防腐涂料，且制备方法简单，尺寸可控，适合大规模生产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
一种利用酶催化原位合成微胶囊的方法及其在防腐涂料中的应用


[0001]本专利技术属于材料制备领域，具体涉及一种利用酶催化原位合成微胶囊的方法及其在防腐涂料中的应用。

技术介绍

[0002]微胶囊是指具有核
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壳结构，尺度在微米或者纳米基别的微小容器。将固体或者液体作为核层，将有机高分子（如各种合成树脂）作为壳层，在一定程度上保护核中的材料防止其变质。当受到外部刺激时，胶囊释放出存储在内部的材料而达到一定功能。
[0003]微胶囊制备技术通常是将油相愈合剂乳化分散在水溶液中，通过原位聚合的方法将吸附在油水界面上的单体聚合起来，形成不溶解的高聚物。油相愈合剂包裹在高聚物内形成功能性微胶囊。常用的界面聚合物有脲醛树脂，甲醛
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尿素
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三聚氰胺树脂等。这些树脂的热稳定性，耐渗透性和柔韧性均良好，但这些树脂在合成的过程中会使用到大量甲醛，对生产操作人员产生健康影响，无疑增加了职业健康防护成本。残存的甲醛在涂层服役过程中的释放也会对人员及环境造成不利影响。因此，研发一种环境友好型的应用到防腐涂料中的微胶囊成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种利用酶催化原位合成微胶囊的方法。
[0005]本专利技术还提供了一种利用上述方法合成的微胶囊在防腐涂料中的应用。
[0006]本专利技术为了实现上述目的所采用的技术方案为：本专利技术提供了一种利用酶催化原位合成微胶囊的方法，包括以下步骤：（1）将纤维素纳米晶体分散于水中，得到纤维素纳米晶体分散液，随后将含有松柏醇的亚麻籽油加入到分散液中，得乳液；（2）超声分散上述乳液，然后进行磁力搅拌，得皮克林乳液；（3）将皮克林乳液中加入双氧水和辣根过氧化氢酶溶液，搅拌反应；（4）将反应完成后的乳液进行冷冻干燥后得纤维素纳米晶体微胶囊。
[0007]进一步的，步骤（1）中，所述纤维素纳米晶体分散液的浓度为3mg/mL；所述每20mL亚麻籽油中含有0.5g松柏醇。
[0008]优选的，上述纤维素纳米晶的直径为5
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20nm，长度为50
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500nm。
[0009]进一步的，步骤（2）中，所述超声的条件为20kHz，500W输出功率，超声的时间为5min；所述磁力搅拌的转速为300
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500RPM，搅拌时间为1h。
[0010]进一步的，步骤（3）中，所述双氧水和亚麻籽油的体积比为1:20；所述双氧水和辣根过氧化氢酶溶液的体积比为1:0.5；所述反应为室温下搅拌反应12
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16h。
[0011]进一步的，所述双氧水的浓度为30%；所述辣根过氧化氢酶溶液的浓度为5mg/mL。
[0012]本专利技术还提供了一种利用上述制备方法制备得到的纤维素纳米晶体微胶囊在防腐涂料中的应用。
[0013]进一步的，所述防腐涂料包含A，B两个组分；所述防腐涂料中A组分和B两组分的质量比为5：2。
[0014]优选的，所述A组分包括以下重量份的原料：水性环氧树脂100份，消泡剂1份、表面润湿剂0.5份、微胶囊10份；所述B组分包括以下重量份的原料：水性环氧树脂固化剂30份，防腐填料10份，防闪锈剂4份。
[0015]进一步的，所述水性环氧树脂为WEP804，环氧当量为520
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560 g/eq，固含量为53%；所述消泡剂为BYK
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022；所述表面润湿剂为BYK
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3455; 所述水性环氧树脂固化剂为WH
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5, 活泼氢当量为150
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170 g/eq；所述防腐填料为聚苯胺修饰的埃洛石纳米管；所述防闪锈剂为10%亚硝酸钠水溶液。
[0016]本专利技术所使用的纤维素纳米晶为硫酸水解法制备的长度为50
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500nm，直径为5
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20nm的纤维素纳米晶。本专利技术使用酶催化原位合成环境友好型微胶囊制备方法以替代传统聚合物微胶囊。此微胶囊以人造木质素/纳米纤维素晶体复合材料为壳层聚合物，以具有防腐功能的亚麻籽油作为内核。此微胶囊可以用于水性环氧防腐涂料中，提升环氧环氧防腐涂料的阻隔性能，赋予涂层在受到外力破环时一定的腐蚀抑制及涂层自修复能力。
[0017]本专利技术所使用的纤维素纳米晶的制备方法为：（1）将100g纤维素粉末在搅拌下加入到1L H2SO4 (65wt%)溶液中；（2）将上述溶液加热至45
°
C，保持3小时；（3）反应结束后加4L水对反应液进行稀释，得到的悬浮液离心，弃去上清液，沉降物水洗，离心分离，沉降物重复水系5次；（4）将沉降物装入透析袋中，放入去离子水中透析3天，期间换水3次，透析完成后沉降物经冷冻干燥后得到纤维素纳米晶。
[0018]本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术使用酶催化方法制备具有防腐功能的微胶囊，合成的微胶囊不含有甲醛等有害物质，对环境友好。
[0019]（2）本专利技术合成的微胶囊稳定性好，在水溶液中容易分散，可以用作愈合试剂的载体用于水性防腐涂料，且制备方法简单，尺寸可控，适合大规模生产。
附图说明
[0020]图1为微胶囊合成的示意图。
[0021]图2为实施例1合成的微胶囊的扫描电子显微镜照片。
[0022]图3为防腐涂料盐水腐蚀试验；其中，(a)实施例盐水腐蚀试验100小时；(b)实施例盐水实验200小时；(c)对比例盐水试验100小时；(d)对比例盐水试验200小时。
具体实施方式
[0023]下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的解释和说明。
[0024]本专利技术制备纤维素纳米晶微胶囊的合成示意图如图1所示。
[0025]实施例1 微胶囊的制备
（1）将0.3g 纤维素纳米晶体分散于100mL水中，随后将含有0.5g松柏醇的20mL亚麻籽油加入到上述分散液中；（2）采用超声分散仪分散上述乳液，20kHz，500W输出功率，超声五分钟后，使用磁力搅拌1小时（300
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500RPM），得到平均直径约为20微米的以纤维素纳米晶体为稳定剂，以含有松柏醇的亚麻籽油为分散油相的皮克林乳液（Pickering乳液）；（3）将上述皮克林乳液中加入1mL双氧水（30%）和0.5mL辣根过氧化氢酶溶液（5mg/mL)，室温搅拌过夜；在酶的作用下，吸附于纤维素纳米晶体表面的松柏醇聚合为人造木质素，在稳定微胶囊的同时提升其疏水性；（4）上述反应完成的乳液进行冷冻干燥（温度
‑
20
°
C以下，压力2
‑
10Pa）后既可以得到需要的微胶囊。
[0026]制备得到的微胶囊的扫描电镜图如图2所示。
[0027]实施例2微胶囊在水性环氧基防腐涂料中的应用。
[0028]此涂料包含A，B两个组分。其中A组分包含水性环氧乳液，微胶囊，消泡剂和表面润湿剂。B组分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用酶催化原位合成微胶囊的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将纤维素纳米晶体分散于水中，得到纤维素纳米晶体分散液，随后将含有松柏醇的亚麻籽油加入到分散液中，得乳液；（2）超声分散上述乳液，然后进行磁力搅拌，得皮克林乳液；（3）将皮克林乳液中加入双氧水和辣根过氧化氢酶溶液，搅拌反应；（4）将反应完成后的乳液进行冷冻干燥后得纤维素纳米晶体微胶囊。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述纤维素纳米晶体分散液的浓度为3mg/mL；所述每20mL亚麻籽油中含有0.5g松柏醇。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述纤维素纳米晶的直径为5
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20nm，长度为50
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500nm。4.根据权利要求1
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3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述超声的条件为20kHz，500W输出功率，超声的时间为5min；所述磁力搅拌的转速为300
‑
500RPM，搅拌时间为1h。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述双氧水和亚麻籽油的体积比为1:20；所述双氧水和辣根过氧化氢酶溶液的体积比为1:0.5；所述反应为室温下搅拌反应12
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，杜宝帅，姜波，樊志彬，李辛庚，米春旭，吴亚平，宗立君，王维娜，王倩，于丰杰，张李鹏，王晓明，田辉，李文静，姚硕，张振岳，闫风洁，朱耿增，高智悦，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：