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微膠囊技術(shù)驅(qū)蚊整理上的應(yīng)用上海工程技術(shù)大學(xué)紡織學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所趙阿金馮衛(wèi)吳英摘要本文介紹了明膠阿拉伯樹膠為囊材，復(fù)配型殺蚊劑作芯料，以復(fù)凝聚相分離技術(shù)制備微膠囊的過程，以此微膠囊防蚊整理劑處理過的織物，經(jīng)測試在無毒無害的基礎(chǔ)上在耐水洗性與殺蟲殘效方面都較浸泡法有了較大的提高。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途^■■1刖言世界各國均有蚊子的困擾，我國地處亞熱帶。這一問題也相當(dāng)突出。同時，蚊子還是瘧疾和一些病因的傳播者。因而，尋找一種合適、有效的防蚊手段是很迫切的。據(jù)資料介紹，世界衛(wèi)生組織曾提議以殺蟲劑浸泡蚊帳，以防蚊子侵?jǐn)_。然而，采用浸泡法織物的殺蟲效果維持時間較短，水洗后藥效大幅度下降，必需再一次浸泡。這樣既麻煩又多耗藥劑，效率低，易污染環(huán)境。為了克服這一缺點，我們考慮用膠囊包裹復(fù)配型殺蟲劑，再通過整理工藝使其吸附在織物纖維上，這樣可以使殺蚊劑緩慢釋放，延長織物藥效，也使其水洗牢度有較好的資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途提高。2微膠囊的制備與應(yīng)用工藝探討2.1微膠囊的制備：微膠囊技術(shù)系指各種天然或合成材料的薄層包覆從數(shù)微米至幾百微米的氣體，液體及固體微粒的一種新技術(shù)。制備微膠囊的技術(shù)很多，主要有物理化學(xué)法和化學(xué)法二類。其中，最具代表性的是物理化學(xué)法中的凝聚法，又有單凝聚和復(fù)凝聚兩種。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途我們采用復(fù)凝聚法。首先，選取了具有相反電荷的二種高分子材料作囊材。以NaOH溶液調(diào)節(jié)兩者使其呈微酸性。然后，將被包覆的復(fù)配型殺蚊劑乳化于阿拉伯膠溶液中，再與明膠混合。根據(jù)明膠在等電點前后呈現(xiàn)不同的電荷的特點，用弱酸調(diào)節(jié)體系的pH值低于等電點，使明膠從負(fù)電荷狀態(tài)全部成正電荷，與帶負(fù)電荷的阿拉伯樹膠產(chǎn)生凝聚作用，形成微膠囊，將殺蟲劑包裹在里。此時，為促使微膠囊析出，須對整個體系進(jìn)行冰浴降溫，再加入適量稀釋劑以防微膠囊黏連過度。最后，須加入適量交聯(lián)劑，使微膠囊的囊壁固化，并同時從冰浴中取出，再回調(diào)整個體系的pH值至弱堿性。緩慢攪拌適當(dāng)時間。使微膠囊完全成型。再靜止數(shù)小時后，棄去上層清液，離心分離后備用?！鲑Y料個人收集整理，勿做商業(yè)用途2.2不同工藝條件對微膠囊形成的影響：2.2.1固定攪拌速度700r.p.m，乳化時間70秒和固化劑用量7mL，觀察對的濃度對微膠囊夕卜徑的影響如圖1所示：■資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途皿E遷~面~in，口fwWIW史圖1芯料濃度對微膠囊外徑的影響|圖2攪拌速度對微膠囊外徑的影響從圖中可看出，芯料濃度增大，由于分散于體系中的油珠顆粒相應(yīng)變大，這樣在油珠界面兩膠聚合形成的微膠囊顆粒外徑也相應(yīng)變大。2.2.2固定芯料物質(zhì)的濃度為0.2%，乳化時間70秒，固化劑用量7mL，觀察攪拌速度對微膠囊外徑的影響如圖浴比：1：5所示：■資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途由圖2,可見攪拌速度增加，殺蟲劑在兩膠體系中分散比較徹底，油珠顆粒相對細(xì)些，這樣在其界面聚合成囊時，顆粒就比較小了。從圖中看攪拌速度變化，對外徑的變化幅度影響較浴比：1：52.2.3固定芯料物質(zhì)的濃度為0.2%，攪拌速度700r.p.m，固化劑用量7mL，采用不同乳化時間觀察對微膠囊外徑的影響如圖3所示：4d~應(yīng)一一F~牛4d~應(yīng)一一F~牛0敷幟電I”才T■血您心忡言圖3乳化時間對微膠外徑的影響圖4交聯(lián)固化劑用量對微交囊外徑的影響30°C±2°C雙向洗滌30°C±2°C雙向洗滌皂洗一甩干一清水洗一甩干8min——1min——2min——1min圖5耐水洗牢度與觸殺率的測試圖6耐水洗牢度與未吸血的測試由圖5,6可以看出經(jīng)過微膠囊防蚊劑整理過的織物，在防蚊效果還是較令人滿意的。尤其從未吸血率與洗滌次數(shù)來看，對蚊蟲的驅(qū)避作用在耐洗10次后依然維持100%。就長統(tǒng)襪而言，已達(dá)到民用需求。由圖5看出洗滌一次的的觸殺率要高于未經(jīng)洗滌的織物。這可能由于，經(jīng)微膠囊包裹的藥物經(jīng)外力摩擦，將部分外包的囊壁磨薄，從而使藥物釋放速度加大。這樣資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途，織物經(jīng)一次洗滌后，所發(fā)揮藥力要大于未經(jīng)洗滌的織物。4結(jié)果與討論4.1用物理化學(xué)方法中的復(fù)凝聚法制備微膠囊，其中pH值的控制是包裹是否成功的關(guān)鍵。從理論角度來看，當(dāng)pH為4.7時，此時明膠的正電性最強，凝聚最完全。但實際操作中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH=4.7時，整個體系成一漿糊狀，很難發(fā)現(xiàn)微膠囊。為解決這一情況，我們采用控制pH值使其越過正電位點至一稍低位置，緩和兩膠凝聚過程，同時加入適量的稀釋劑，一方面稍沖稀兩膠的濃度，另一方面回調(diào)pH值至4.7左右，以保證兩膠凝聚完全。同時，又可得到顆粒較易分離的微膠囊。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途4.2實際過程中，各種不同的工藝條件會對微膠囊產(chǎn)生不同的影響。其中以攪拌速度對微膠囊的影響最大，芯料與固化劑用量次之，乳化時間最小。攪拌速度越快，微膠囊顆粒越小，反之則微膠囊顆粒越大。因此，在實驗開始，攪拌速度應(yīng)稍快，這樣可確保殺蟲劑在整個物料體系中分散完全，而在調(diào)節(jié)pH值促使兩膠凝聚成囊時，攪速應(yīng)適中，以使兩膠凝聚顆粒勻。在實驗后期微膠囊固化，析出過程中，攪速應(yīng)適當(dāng)放慢，從而使體系相分離完全，得到微膠囊成品。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途4.3經(jīng)微膠囊整理劑處理過的織物經(jīng)測試證明具有較好的殺蟲耐久性，尤其是家庭洗滌10次后，驅(qū)蚊效果＞80%作為一種驅(qū)蚊、避蚊的整理劑效果還是較滿意的。特別是耐水洗性方面與國際衛(wèi)生組織(WHO)推薦整理的浸泡法相比有較大的優(yōu)越性。同時微膠囊整理織物與國內(nèi)有關(guān)耐久性殺蟲或避蚊整理效果相比，也有很大改進(jìn)，如表1、2所示：■資料個人收集整理，表1類型微膠囊驅(qū)蚊襪CHP整理織物對比項目吸血率(%)死亡率(%)吸血率(%)死亡率(%)整理未洗06023.159.9清洗5次07016.751.4清洗10次010無報道無報道摘自〈CHP殺蟲整理技術(shù)研究工作報告〉表2類型微膠囊驅(qū)蚊襪CHP整理織物對比項目吸血率(%)吸血率(%)整理未洗01.1清洗5次07.7清洗10次047.8摘自上海紡織工程學(xué)會新產(chǎn)品開發(fā)委員會發(fā)布的〈避蚊整理織物工藝探索〉4.4從經(jīng)濟上來看，經(jīng)核算，每雙長統(tǒng)襪成本增加不大，根據(jù)試穿人員反映應(yīng)用前景卻十分看好，除可作驅(qū)蚊襪外，也可處理蚊帳、野外帳蓬以及野戰(zhàn)軍迷彩服等。從生產(chǎn)工藝來看，設(shè)備要求簡單，且無環(huán)境污染問題。不僅解決了浸泡法耐水洗性差、用料浪費，有污染的弱點，又比一般的耐久性整理的藥效有顯著改進(jìn)?！鲑Y料個人收集整理，勿做商業(yè)用途5參考文獻(xiàn)：1.U.S.Patent3，796,6692.Japaness.patent62，104，9763.U.S.Patent2，800，9764.杭州化工1989,35.FrenchP.1，278，6216.S.N.Luuetal,Pharm,Sci.62,452(1973)7.O.KedemandKathalsky,Biophys.Acta27,229(1971)由圖3,看出適當(dāng)延長乳化時間，由于分散于兩膠體系的油珠相對較細(xì)，所以直接影響微膠囊外徑其下降，但變化不大?！鲑Y料個人收集整理，勿做商業(yè)用途■ummimimiiii2.2.4固定芯料物質(zhì)的濃度為0.2%，攪拌速度700r.p.m，乳化時間70秒，觀察交聯(lián)固化劑對微膠囊外徑的影響如圖*234所示：［資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途■mmniimi由圖4可見交聯(lián)固化劑用量增加，微膠囊外徑先大后小，但影響很小。綜上所述，從外徑變化的范圍來看，攪拌速度對外徑影響最大，芯料及交聯(lián)劑用量次之，而乳化時間最小。因而在微膠囊制備過程中，在調(diào)節(jié)pH值促使兩膠凝聚的過程中，轉(zhuǎn)速應(yīng)稍快，而后期微膠囊析出、固化過程中，轉(zhuǎn)速稍慢?！鲑Y料個人收集整理，勿做商業(yè)用途2.3微膠囊驅(qū)蚊襪的制備：用微膠囊成品加入適量整理劑，配成浸油整理液，對長統(tǒng)襪進(jìn)行整理：浸漬一脫水一紅外線烘干浸漬液的組成：1.含量：0.5g/L3.溫度:25C?30C4.脫水率：70%3驅(qū)蚊整理織物的耐洗牢度和驅(qū)蚊效果3.1試驗用洗滌工藝及條件：洗滌設(shè)備：家用雙缸洗衣機