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负载香茅油微球驱蚊织物的制备及释放性能研究

刘军  
【摘要】:一直以来,蚊虫叮咬引发的传染疾病对人类健康造成了巨大危害,各种驱蚊剂的研制显得至关重要,尤其是研制无毒副作用、环境友好型天然驱蚊剂,成为当前主要研究方向。本研究采用天然香茅油作为驱蚊剂,使用天然聚合物和合成聚合物分别对香茅油进行包覆,制备微球,并将制备的微球负载到织物中,使香茅油平稳持续释放以获得最大驱蚊效果。主要研究内容和方法包括: (1)采用单凝聚法制备单凝聚明胶香茅油微球。应用正交实验,以微球粒径为评价指标确定最佳制备工艺参数。通过研究香茅油微球的产率、包封率、载油量、含水率、粒径及释放率,来分析实验参数对微球性能的影响。 (2)以明胶、阿拉伯胶为主要原料,通过复凝聚法制备香茅油微球。对制备的复凝聚香茅油微球的微观形貌进行表征,分析产率、包封率、载油量、含水率、粒径及释放率等性能的影响因素,研究其在空气中的释放规律。 (3)以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG)、羧甲基纤维素钠(Na-CMC)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为主要原料,制备聚氨酯香茅油微球并加以表征。研究了聚氨酯香茅油微球在不同pH值下的释放性能。 (4)采用熔融纺丝工艺制备了无机矿物粒子改性丙纶纤维,并与彩棉交织,制备了彩棉盖丙纶纤维织物。采用后整理法,将复凝聚明胶香茅油微球负载到彩棉盖丙纶织物中。研究了负载微球织物的释放性能。 采用光学显微镜观察单凝聚和复凝聚香茅油微球的形态,采用激光粒度仪测定微球的粒径分布,采用FTIR和DSC-TG对聚氨酯香茅油微球进行表征,采用扫描电子显微镜观测聚氨酯微球、改性丙纶纤维、织物样品表面形貌,X衍射分析改性丙纶纤维的结晶形态,紫外光谱仪测定微球的释放性能。 研究结果显示:(1)制备单凝聚明胶香茅油微球的最优方案为:搅拌速率为800rpm,香茅油与明胶质量比为1:1,交联剂用量为10mL,pH值为9。制备的单凝聚明胶香茅油微球粒径小,球形结构好,释放率较高。明胶浓度为2%时,明胶香茅油微球的产率、包封率、载油量及释放速率都达到较高值。香茅油的释放率与微球的粒径相关,对微球粒径影响最大的两个因素是芯材比S值和搅拌速率,不同芯材比和搅拌速率下香茅油的释放速率差别较大。制备的单凝聚明胶香茅油微球,可持续释放4h以上,最终释放时间10h以上。(2)以明胶和羧甲基纤维素钠为壁材时,制备多核结构的微球粒径大,球形结构差;而以明胶和阿拉伯胶为壁材时,能够获得球形结构好的多核复凝聚微球。明胶、阿拉伯胶为壁材制备多核复凝聚微球的最佳工艺条件是:芯材比为2:1,壁材浓度为2%,pH值为4.0,搅拌速率为800rpm。复合凝聚微球在空气中的释放规律符合一级释放动力学方程,具有较高的拟合度。制备的复凝聚明胶香茅油微球,可持续释放8h以上,最终释放时间20h以上。(3)制备聚氨酯香茅油微球的最佳工艺条件是:DMPA含量为5wt%,R值为3,R’值为10%,反应温度为80℃,反应时间为3h。微球平稳释放时间接近4h,持续释放时间20h以上,最终释放率超过80%。(4)通过熔融纺丝方法成功制备了添加微纳米无机矿物颗粒的丙纶纤维,当添加剂含量为0.5wt%时纤维及纱线的性能最好。选用可持续释放时间较长且为天然聚合物的复凝聚明胶香茅油微球,采用后整理法成功将复凝聚香茅油微球负载到了彩棉盖丙纶织物上,负载后,可持续释放时间在8h以上,最终释放时间20h以上。


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