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原位凝聚法制备聚电解质微胶囊及其性能研究

王丰  
【摘要】: 微胶囊技术已经广泛地应用于医药、化妆品、食品、纺织、粘合剂及农业等领域。随着科学技术的发展,人们对微胶囊提出了越来越高的要求。基于层层自组装的聚电解质中空微胶囊以其结构的易调控性、尺寸与壁厚的均一性等特性而得到了飞速发展,在基础研究和应用开发方面都取得了丰硕的成果。通过改变微胶囊的结构或引入功能性组份,还可获得具有各种功能的层层组装聚电解质微胶囊。但层层组装法制备微胶囊也存在着过程较长、耗时较多的问题。本文着眼于在保持自组装微胶囊优点的前提下开发简便快捷制备聚电解质微胶囊的方法,并通过引入功能性聚电解质或改进制备过程的方法赋予其新的功能。 首先,针对层层组装制备微胶囊低效耗时的缺点,采用聚电解质凝聚法制备了聚电解质复合物微胶囊。用聚苯乙烯磺酸钠(PSS)掺杂的碳酸钙微粒(CaCO_3(PSS))为模板,在其表面仅组装一层聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)后,用乙二胺四乙酸二钠(EDTA)使碳酸钙溶解即可直接得到聚电解质复合物微胶囊。根据紫外、扫描力显微镜、拉曼光谱、ζ-电位的测试结果提出了形成这种微胶囊的机理。微胶囊内没有PSS残留,形成的囊壁为无规的聚电解质复合物结构。与层层组装微胶囊相比,聚电解质复合物微胶囊有较好的热尺寸稳定性,但渗透压法测得该微胶囊的弹性模量为140MPa,仅为层层组装微囊的一半。在CaCO_3(PSS)微粒表面组装一层聚烯丙基胺接枝聚N-异丙基丙烯酰胺共聚物(PAH-g-PNIPAAm)后制得了含PNIPAAm的聚电解质复合物微胶囊。与普通聚电解质微胶囊的释放情况不同,该微胶囊在温度高于PNIPAAm的低临界溶解温度(LCST)后释放速率出现下降。 与层层自组装微胶囊相比,这种复合物微胶囊力学强度较低,针对这一缺点采用戊二醛(GA)进行交联制备了交联的聚电解质复合物微胶囊。紫外-可见光谱证明PAH和GA的反应在开始阶段非常迅速,之后反应速度逐渐降低。通过调节反应时间,可以控制微胶囊的交联程度。交联后的微胶囊碱稳定性明显增强。GA交联2h后微胶囊囊壁的弹性模量为200MPa,比交联前(140MPa)增加约1.4倍。而且交联后微胶囊对大分子的通透性降低。 最后,在掺杂PSS的CaCO_3模板上组装一层PAH后用GA交联,在PAH/EDTA混合溶液中去核可获得内部填充PSS的微胶囊。制备得到的内部含有PSS的微胶囊可以根据分子的电荷对其进行筛分:阻隔带负电的探针分子的渗透,而强烈地吸引带正电荷探针。这种对电荷的选择性非常敏感,对标记了少量带电染料分子的葡聚糖同样可以进行筛选。用PAH-g-PNIPAAm代替PAH制备了同样具有电荷选择性通透性能的含PAH-g-PNIPAAm的微胶囊。载药试验表明该微胶囊的释放量先随温度升高而增大,当温度高于PNIPAAm的LCST后释放量却随温度的升高而降低。


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