Page 29 - 201810
P. 29

第 10 期                  张妍妍，等:  乳化-化学交联法光致变色微胶囊的制备及其性能                                  ·1637·


            限制  [1-2] 。通过微胶囊技术，选择环保的壁材对光致                      国 Brookhaven 仪器公司）；Q5000IR 型热重分析仪
            变色染料进行包覆，既能保留染料的可逆光致变色                             （美国 TA 公司）。
            特性，又可避免染料的光变性能受到环境影响                      [3-6] 。  1.2    制备
            本课题组前期已通过微胶囊技术以聚氨酯、壳聚糖                                 光致变色壳聚糖微胶囊：将 0.30 g 壳聚糖溶解
            为内、外壳对偶氮苯光致变色染料进行了双层包                              在 30 mL 质量分数为 1%的醋酸溶液中，常温
            覆 [2,7] ，实现了微胶囊与棉织物间的共价交联，提升                       〔（25±1）℃〕下搅拌直至溶液呈透明状。将 0.10 g
                                         [8]
            了微胶囊与棉织物间的结合强度 。                                   螺吡喃光致变色染料加入到 20 mL 质量分数为 5%
                 螺吡喃染料是光致变色染料中研究最为广泛的                          的 Tween80 乳化剂水溶液中，搅拌均匀后将其加入
            一类，这类染料拥有敏感的颜色变化特性，变色后                             到上述壳聚糖醋酸溶液中，超声 2 h 后在细胞粉碎
            色彩明亮。但其易受到 O 2 、pH、光和温度等的影响，                       机中作用 30 min。然后，将该混合液在冰浴中冷却
            导致氧化和劣化，耐疲劳性较差。为了提高螺吡喃                             至常温，将 1 mL 戊二醛水溶液（质量分数 25%）
            染料的耐氧化性、耐疲劳性，学者对其进行了包覆                             逐滴加入到混合液中，持续搅拌 1.5 h，使微胶囊固
                         [6]
            研究。周月华 等以螺             嗪和萘并吡喃化合物为芯                 化。将微胶囊产物离心分离，先后用体积分数均为
            材，三聚氰胺-甲醛树脂为壁材制备了光致变色微胶                            30%的石油醚和异丙醇各自清洗 3 次，烘干后得到
            囊，其耐光疲劳性较好，但在制备过程中会有甲醛                             浅灰白色粉末状固体，即为光致变色壳聚糖微胶囊，
                            [9]
            气体放出。Feczkó 等以螺 嗪染料为芯材，分别以                         产率为 29.96%。
            聚甲基丙烯酸甲酯、乙基纤维素为壁材，通过溶剂                                 空白微胶囊：将 0.30 g 壳聚糖溶解在 30 mL 质
            蒸发法制备微胶囊，两种微胶囊达到变色半衰期的                             量分数为 1%的醋酸水溶液中，（25±1）  ℃下搅拌直
            时间约是未包覆染料的 1.7 倍，但光致变色灵敏性                          至溶液呈透明状。将 0.10 g 二氯甲烷加入到 20 mL
            有所降低。Abdollahi     [10] 等以丙烯酸改性后的螺吡喃               质量分数为 5%的 Tween80  乳化剂水溶液中，搅拌
            衍生物为芯材，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸缩水                             均匀后将其加入到上述壳聚糖醋酸溶液中，40℃下
            甘油酯发生共聚形成壁材，制备出的微胶囊光致变                             超声 2 h 后在细胞粉碎机中作用 30 min，此时二氯
            色性能良好，但微胶囊呈现一定的脆性。因此，这                             甲烷完全挥发。然后，将该混合液在冰浴中冷却至
            类染料在纺织品领域中的应用受到局限                   [11] 。         常温，将 1 mL 戊二醛水溶液（质量分数 25%）逐
                 以往包覆光致变色染料所用的壁材大都为合成                          滴加入到混合液中，持续搅拌 1.5 h，使微胶囊固化。
            的高分子聚合物，环保性能不如天然高分子聚合物。                            将微胶囊产物离心分离，先后用体积分数均为 30%
            为了获得环境友好型的光致变色微胶囊，选择吸附                             的石油醚和异丙醇各自清洗 3 次，烘干后得到灰白
            性、通透性、生物相容性较好的壳聚糖为壁材包覆                             色的空白微胶囊。
            光致变色染料。本文以乳化-化学交联法采用壳聚糖                            1.3   性能测定
            对螺吡喃染料进行了包覆。该法为延长螺吡喃染料                             1.3.1   微观形貌
            的使用寿命，拓宽其应用范围奠定了基础。                                    将 0.01 g 微胶囊分散在无水乙醇中，用超声仪
                                                               超声 5 min 分散均匀后，用滴管取样滴于硅片上，
            1    实验部分
                                                               待乙醇挥发后，将正面粘有硅片的导电铜胶带粘贴
            1.1   试剂与仪器                                        在铝板上，用洗耳球吹去表面的杂质，然后在真空
                 1-(2-乙基)-3,3-二甲基吲哚啉-6'-硝基苯并螺吡                 下喷金处理后进行观察。
            喃（简称螺吡喃）光致变色染料，深圳市鑫兴源发                             1.3.2   粒径分布
            光科技有限公司；壳聚糖（脱乙酰度 85%~90%）、                             取 0.01 g 光致变色壳聚糖微胶囊分散在无水乙
            戊二醛（质量分数为 25%），国药集团化学试剂有限                          醇中，超声 5 min 后，装入测试皿中，室温下测试
            公 司；失水 山梨糖醇 单油酸酯 聚氧乙烯 醚                            其粒径分布，以对数正态强度（Lognormal intensity）
            （Tween80）、烷基聚氧乙烯醚（平平加 O）、十二烷                       来表征粒径分布。
            基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）（均                         1.3.3   热稳定性
            为 CP），冰醋酸、石油醚、异丙醇、无水乙醇（均                               测试前在干燥器中取 5 mg 微胶囊放入热重分
            为 AR），国药集团化学试剂有限公司。                                析仪的陶瓷坩埚中，测试温度为 35~900  ℃，升温
                 JY98-3D 型超声波细胞粉碎机（宁波新芝科器                      速率为 10 ℃/min，在氮气流量为 50 mL/min 的条件
            研究所）；KQ3200 型超声波清洗器（昆山市超声仪                         下进行测试。
            器有限公司）；SU1510 型扫描电子显微镜（日本株                         1.3.4   光致变色响应实验
            式会社）；Brookhaven 型 Zeta 电位与粒径分析仪（美                      将光致变色壳聚糖微胶囊和光致变色染料分别
   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34