氢化松香甘油酯为壁材制备微胶囊的应用研究

2018-08-19 09:26文喜胜吕梁婵廖璐魏坤彩
科学与财富 2018年23期
关键词:松香微胶囊改性

文喜胜 吕梁婵 廖璐 魏坤彩

摘要:天然高分子合成微胶囊具有无毒无害,资源可再生等特点,合成微胶囊可广泛用于食品、医药、化工、航海、阻燃等领域。本研究从界面聚合法合成微胶囊机理出发,对天然高分子松香进行富马酸所谓狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)双烯加成改性,形成含有三羧基富马海松酸,通过酰氯化制备富马海松酸酰氯,达到聚合反应的单体要求,然后与另外一种含双(多)官能团的较小分子单体进行界面聚合,包覆芯材形成稳定的微胶囊。

关键词:松香;改性;微胶囊;抗菌纸

松香是一种丰富、廉价的可再生林产资源,我国松香年产量35~40万吨,产量占世界第一位。目前我国已经建立了采脂基地、加工技术、化学改性、深度加工、分析检测及标准化等各个环节比较完整的工业体系。微胶囊是一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物,它是用天然或合成高分子成膜材料,将分散均匀的细小液滴或固体微粒甚至气体包裹而形成的微小颗粒。微胶囊粒子的大小和形状,与制备工艺有关,微胶囊的形状是多种多样的,有多壁微胶囊,不规则微胶囊,微胶囊簇等。如今,微胶囊技术已经在医学、药物、兽药、农药、染料、涂料、食品、日用化工品等诸多领域得到了广泛的应用。

1 实验

1.1 主要原料、药品及仪器

原料及药品:松香(广西梧松林化集团);富马酸(广州闽扬化工有限公司);亚硫酰氯(国药集团);钼酸银(国药集团);维生素E(国药集团)。

仪器:数显油浴锅(HH-2,金坛荣华);数显电热鼓风干燥箱(DGX-9143B-1,上海福玛);超声波清洗机(SCD-520IC,上海声彦);显微镜(奥林巴斯)。

1.2 微胶囊单体的制备

微胶囊单体必须含有两个或是两个以上官能团物质,微胶囊单体制备实际上是富马海松酸酰氯的制备。通过松香与富马酸发生Diels-Alder双烯加成反应,形成富马松香,经过分离、提纯后得到富马海松酸,然后以亚硫酰氯作为酰氯化试剂,与富马海松酸发生酰氯化反应制得富马海松酸酰氯。富马海松酸酰氯具有三个酰氯基团,达到聚反应的单体要求。

1.3 与改性松香共聚单体的选择及微胶囊制备

作为界面聚合反应的两种单体,必须满足一种是油溶性单体,一种是水溶性单体。松香经改性后可作为油溶性单体,而水溶性单体必须满足两个条件:易溶于水,具有两个或者是两个以上的官能团,通常是二(多)元胺,二(多)元醇类等有机物。本研究主要进行单体的选择,使它们之间共聚反应快、微胶囊产率高、反应条件温和易于包埋芯材,没有毒性、不影响天然产物特性等,研究两种单体聚合制备微胶囊的机理、过程和工艺条件。

1.4 包覆钼酸银/维生素E的微胶囊及抗菌纸制备

量取5ml邻苯二甲酸二丁酯,将前一步实验得到的富马海松酸酰氯溶于邻苯二甲酸二丁酯,称取5.00g钼酸银/维生素E和上述油溶液共同分散于100ml浓度为0.5%的NaHCO3溶液中,加入8ml EM乳化剂,搅拌至得到稳定乳化液。向乳化体系中缓慢加入50ml水溶性单体二乙烯三胺,并不断搅拌使其成囊。

将白纸浸泡于包覆钼酸银微胶囊的溶液中,然后洗涤、烘干,再重复一次,得到抗菌纸。

2 结果与讨论

2.1 微胶囊的制备工艺条件

在反应温度为210℃的情况下,松香与富马酸以3:1比例发生狄尔斯一阿德尔(Diels—Alder)双烯加成反应。富马海松酸分子中含有三个羧基,经过酰氯化反应后,得到的富马海松酸酰氯分子中含有三个酰氯基团,符合界面聚合反应单体要求。以54ml(过量)亚硫酰氯为酰氯化剂,在水浴温度70℃条件下,使富马海松酸与亚硫酰氯发生酰氯化反应,然后进行减压蒸馏,制得富马海松酸酰氯。

富马海松酸酰氯作为油溶性单体溶于邻苯二甲酸二丁酯中,与芯材维生素E/钼酸银共同分散于NaHCO3溶液中,加入乳化剂,不断搅拌形成稳定乳化液,乳化工艺条件是:乳化剂用量6﹪(相对于被乳化物用),NaHCO3溶液浓度为0.5﹪,温度20℃,乳化时间30min,加入乳化剂时要缓慢持续搅拌。

向稳定乳化体系中加入水溶性单体二乙烯三胺,两种单体在两相界面发生聚合反应,生成聚合物薄膜,包裹芯材形成微胶囊。成囊工艺条件为:水溶性单体二乙烯三胺与油溶性单体富马海松酸酰氯的比值为2:1,反应时间为15min,反应过程要缓慢持续搅拌。

松香经过富马酸加成反应、酰氯化反应得到富马海松酸酰氯,以其作为界面聚合法单体制备微囊是可行的。

2.2 包覆钼酸银微胶囊及抗菌性能

用玻璃棒蘸取少量的合成产物,至于载玻片上,在显微镜下观察得到的微胶囊。以改性松香为壁材包覆钼酸银制备微胶囊,在显微镜(放大倍数10×10)下观察形成的微胶囊,切取两块大小一致的新鲜猪肉,用制得的抗菌纸和普通纸分别包裹猪肉,普通纸作为空白对照,将它们同时放置于阴凉通风处,15天过后,分别取少量的猪肉,置于载玻片上,在显微镜下观察猪肉含有的细菌情况。用制得的抗菌纸和普通纸分别包裹猪肉,在显微镜(放大倍数10×10)下观察猪肉含有的细菌情况。

普通纸包裹的猪肉,一天过后,就可以闻到明显的臭味,而用含有钼酸银的微胶囊制成的纸包裹的猪肉,三天过后才闻到臭味。实验证明,由包覆钼酸银微胶囊制成的包装纸,包装的肉可保鲜较长时间不变质,可减少由于不能阻止细菌的繁殖而造成的商品损失,比塑封包装更环境友好。

2.3 包覆维生素E微胶囊及应用

用玻璃棒蘸取少量的合成产物,至于载玻片上,在显微镜下观察形成的微胶囊。以改性松香为壁材包覆维生素E制备微胶囊,在显微镜下观察形成的微胶囊。

维生素E是主要的抗氧化剂之一,把维生素E作为芯材,包裹在微胶囊里,与外界环境隔绝,就可以很好地保持它的活性。维生素E微囊化后,和脂质体结合,与人体细胞组织有很强的亲和力,可增强皮肤对有效成分的吸收,对皮肤有滋养保健的功效。基于这个原理,包覆维生素E的微胶囊在化妆品中有着广泛的应用前景。

3 结论

3.1松香与富马酸发生狄尔斯—阿德尔(Diels—Alder)双烯加成反应生成富马松香,当反应温度为210℃,松香与富马酸以3:1进行加成。

3.2富马海松酸酰氯与预包埋的芯材钼酸银/维生素E,形成稳定O-W乳化体系的工艺条件是:乳化剂用量6﹪(相对于被乳化物用量),NaHCO3溶液浓度0.5﹪,温度20℃,乳化时间30min。

3.3成囊工艺条件为:水溶性单体二乙烯三胺与油溶性单体富马海松酸酰氯比例为2:1,反应時间15min。

3.4包覆钼酸银的微胶囊制成的包装纸,具有一定的抗菌性能。微胶囊包覆的维生素可以很好地保持其活性,并可通过破坏壁材而使其释放出来应用。

参考文献:

[1]谭东.松香松节油的深度加工[J].广西化工,1994,23(3):1-5

[2]宋湛谦.对我国松脂产业发展的几点建议[J].林产化学与工业, 1998,18(4):79-86

[3]王明.微胶囊技术.化学教育.1999

[4]张杏梅.聚酰胺微胶囊的制备及其缓释性能的研究.西北大学硕士学位论文

[5]黄玲,刘素芳.微胶囊的表征与检测.印染.2007.22

作者简介:文喜胜(1994.10-),男,汉族,广西来宾人,广西梧州学院2015级本科生,研究方向:林产化学加工工程。

基金项目:广西自治区级大学生创新创业训练项目(编号:201711354109);梧州学院校级开放实验室创新性实验项目(编号:2017015、2017016);“梧州学院中青年骨干教师培养计划”基金资助。

猜你喜欢
松香微胶囊改性
松香色度标准块
赤琼光蕴碧松香 明代的琥珀
P(3,4HB)/PHBV共混改性及微生物降解研究
副溶血弧菌噬菌体微胶囊的制备及在饵料中的应用
ABS/改性高岭土复合材料的制备与表征
聚砜包覆双环戊二烯微胶囊的制备
聚甲醛增强改性研究进展
聚乳酸扩链改性及其挤出发泡的研究
一种用于橡胶材料自修复的微胶囊的制备方法
可聚合松香衍生物的合成、表征和热稳定性?