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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                                  ·1639·


            最宽。当芯壁质量比为 1∶3 时，微胶囊的粒径分布                          式中：W m 为光致变色微胶囊残余量，%；W b 为空白
            范围相对最窄，平均粒径为 3.2 μm。                               微胶囊残余量，%。
                 对芯壁质量比 1∶3 的微胶囊进行 SEM 测试，
            结果见图 4。可以看出，微胶囊表面近似球形，密
            封性良好。粒径分布与图 3 中芯壁质量比为 1∶3 微
            胶囊的粒径分布曲线大体对应。











            图 4   不同放大倍数下芯壁质量比为 1∶3 的光致变色壳                     图 5   光致变色染料、光致变色壳聚糖微胶囊、空白微胶
                  聚糖微胶囊的 SEM 图                                      囊、壳聚糖的 TGA 曲线
            Fig. 4    SEM  images of photochromic chitosan  microcapsule   Fig. 5    TGA curves of photochromic dye,  photochromic
                   with a core/shell mass ratio of 1∶3                chitosan microcapsule, blank microcapsule and chitosan

            2.4    光致变色壳聚糖微胶囊的热稳定性测试                               通过 TGA 曲线可知，光致变色微胶囊最终残余
                 图 5 是未微胶囊化的光致变色染料、光致变色                        量为 2.65%，空白微胶囊最终残余量为 16.01%，可
            壳聚糖微胶囊、空白微胶囊、壳聚糖的 TGA 曲线。                          得出微胶囊中芯材的质量分数为 83.44%，微胶囊中
            从壳聚糖的 TGA 曲线可知，壳聚糖在 85 ℃左右发                        壁材的质量分数为 16.56%。
            生较小失重，主要是壳聚糖脱去所带的结合水所致；                            2.5    壳聚糖微胶囊的光致变色性能
            在 275~370 ℃失重最多，这是壳聚糖的氧化分解造                            光致变色壳聚糖微胶囊与光致变色染料分散液
            成的；在 370 ℃后的缓慢热分解归因于壳聚糖较长                          同时进行太阳光照射和遮蔽太阳光操作，根据两组
            分子链的分解       [15] 。空白微胶囊相对壳聚糖的 TGA                 样品变色过程的连拍照片，在 Photoshop 图像处理
            曲线在 370~450 ℃多出一个失重阶段，该阶段是壳                        软件中读取 RGB 颜色参数所计算的 R/G、R/B 值如
            聚糖部分短链上的氨基与戊二醛交联后形成了长链，                            表 1 所示，照射 1min 后立即遮蔽太阳光微胶囊发生
            使分解温度提升所致。光致变色染料与壳聚糖微胶                             褪色过程的 R/G、R/B 值如表 2 所示。
            囊的 TGA 曲线主要热分解阶段只有一个，光致变色                              由表 1 的 R/G、R/B 值可看出，在 0 s 时两组样
            染料在 380~456 ℃，光致变色微胶囊在 372~ 460 ℃。                 品的 R/G、R/B 值都接近于 1，R∶G∶B 接近 1∶1∶
            从光致变色微胶囊的 TGA 曲线可看出，在 80 ℃左                        1，显示的颜色都为灰白色。随着光照时间的延长，
            右发生微量失重，失重率 1.35%，是由微胶囊表面                          两组样品的 R/G 值快速增大，R/B 值缓慢增大，两
            所带结合水挥发造成的；在 275~372 ℃有 4.82%的                     组样品显示的颜色变红的程度逐渐增加。照射时间
            失重，主要为壳体表面未与戊二醛交联壳聚糖短链                             ＞3.50 s 时，两组样品 R/G 值增速明显减慢。照射
            的氧化分解；在 372~460 ℃失重 73.32%，该阶段主                    时间≥4.00 s 时，光致变色染料分散液的 R/G、R/B
            要由壳聚糖与戊二醛交联后形成的长链壳体发生热                             值几乎不变，表明颜色深度基本不变，最终呈现的
            分解所致     [16] ，芯材随之被缓慢释放出来，进而发生                    颜色为深粉红色。而照射时间≥4.25 s 时，微胶囊
            热分解。最后一次的失重损失主要是壳聚糖与戊二                             分散液的 R/G、R/B 值几乎不变，颜色为深粉红色。
            醛交联制得的长链壳体分解结束后壳聚糖原有长链                                 由表 2 的 R/G、R/B 值可看出，两组样品在遮蔽
            继续热分解。TGA 曲线分析表明，光致变色染料与                           时间为 0 s 时 R/G、R/B 值最大，颜色为深粉红色。
            壳聚糖微胶囊有相似的热分解阶梯，说明芯材较多                             遮蔽时间低于 12 s 时，随着遮蔽时间的延长两组样
            地被包覆     [16] ，光致变色微胶囊的热稳定性明显高于                    品的 R/G 值快速减小，R/B 值缓慢减小，两组样品
            壳聚糖，减缓了光致变色染料的热分解速率。                               颜色中红色所占比例逐渐降低。遮蔽时间超过 12 s
                 通过光致变色微胶囊和空白微胶囊的 TGA 测                        后，R/B 值浮动不到 2%，而 R/G 值缓慢减小。遮蔽
            试可分析光致变色微胶囊的负载能力。芯材含量                              时间≥22 s 时，光致变色染料分散液的 R/G、R/B 值
            （C d ）通过下式计算       [17] ：                          达到稳定，颜色变化达到稳态且呈灰白色。遮蔽时
                                     W                         间≥26 s 时，微胶囊分散液的 R/G、R/B 值趋于稳定，
                          C d  /% = (1  m ) 100
                                     W b                       达到褪色稳态，颜色同样呈灰白色。
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