可控制釋放過硫酸銨微膠囊的制備與性能研究.pdf

1、可控制緩慢或定時(shí)釋放的微膠囊制備與釋放技術(shù)在藥物傳遞、催化劑、破膠劑、相變材料、水處理劑、緩蝕劑、農(nóng)藥、粘合劑、自修復(fù)材料等工業(yè)領(lǐng)域具有非常廣闊的理論及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本論文以水溶性過硫酸銨為芯材，以制備可控制緩慢或定時(shí)釋放的過硫酸銨微膠囊為目標(biāo)（該微膠囊可作為石油開采的破膠劑），研究其形成及控釋機(jī)理。主要開展了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　(1)以固體過硫酸銨顆粒為芯材，聚吡咯為殼材，通過原位聚合法成功制備了可控制緩慢釋放型的過硫

2、酸銨微膠囊。通過一系列的表征手段(透射電子顯微鏡(TEM)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、光學(xué)顯微鏡(OM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線粉末多晶衍射(XRD)、熱重分析儀及電導(dǎo)率儀(TGA)等）考察了微膠囊的內(nèi)部及表面形態(tài)、殼厚、分散性、化學(xué)組成、熱穩(wěn)定性和控釋性能等，并在此基礎(chǔ)上提出了過硫酸銨微膠囊的形成及控釋機(jī)理。研究了微膠囊的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，結(jié)果表明:微膠囊在室溫下儲(chǔ)存6個(gè)月后依然能夠很好地分散在水體系中，并且尺寸沒有

3、發(fā)生明顯的變化，說明本方法適合制備可長時(shí)間儲(chǔ)存的微膠囊。研究了微膠囊殼厚及殼組成對(duì)微膠囊在水體系中釋放性能的影響，此外還研究了溫度對(duì)微膠囊釋放性能的影響。研究結(jié)果表明:微膠囊的釋放時(shí)間長短可通過調(diào)節(jié)殼材的厚度或殼材中甘油單體的濃度或溫度進(jìn)行調(diào)控。
　　(2)以固體過硫酸銨顆粒為芯材，P(St-co-MMA)共聚物為殼，通過蒸發(fā)-分散-聚合法成功制備了可控制定時(shí)釋放型的過硫酸銨微膠囊。微膠囊的平均尺寸在10～16μm左右，微膠囊的殼

4、外表面覆蓋著一層納米粒子(50～100nm)，并且是高度致密的。研究了微膠囊的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，結(jié)果表明:微膠囊在室溫中儲(chǔ)存5個(gè)月后，其形態(tài)、分散性及控釋性能基本沒有發(fā)生變化，說明該方法制備的微膠囊同樣具有較好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，其滿足了工業(yè)化應(yīng)用的基本要求。研究了微膠囊在不同的溫度、pH值、NaCl濃度條件下的釋放性能，研究發(fā)現(xiàn)微膠囊中的芯材過硫酸銨是定時(shí)從微膠囊中突釋出來，并且其起始釋放的時(shí)間可通過調(diào)節(jié)溫度和NaCl濃度進(jìn)行調(diào)控。此外，通過蒸發(fā)

5、-分散-聚合法同樣成功制備了可控制定時(shí)釋放的亞硝酸鈉微膠囊，此結(jié)果說明該方法具有一定的通用性，為制備其它類型的微膠囊提供了理論指導(dǎo)。
　　(3)以過硫酸銨乳液為芯材、P(MMA-co-AA)共聚物為殼，在蒸發(fā)-分散-聚合法的基礎(chǔ)上，提出了乳化-蒸發(fā)-聚合法制備過硫酸銨微膠囊。通過一系列的表征手段證實(shí)該方法同樣可制備具有定時(shí)釋放功能的過硫酸銨微膠囊，并提出了微膠囊的形成機(jī)理。在水體系中研究了微膠囊的控釋性能，結(jié)果表明:微膠囊中的芯材

6、能在8～32小時(shí)內(nèi)的某個(gè)時(shí)間段內(nèi)定時(shí)從微膠囊中釋放出來，并且其起始釋放時(shí)間除了可通過調(diào)節(jié)水體系的溫度和NaCl濃度外，還可以通過調(diào)節(jié)水體系的pH值及微膠囊的殼厚進(jìn)行調(diào)控。通過OM和FE-SEM表征手段觀測(cè)了微膠囊完整的釋放過程。結(jié)果表明:微膠囊的尺寸隨著微膠囊在熱水體系中存放時(shí)間的延長逐漸溶脹變大，微膠囊的殼厚也隨之逐漸變薄，當(dāng)殼材的溶脹度超過一定限度后，殼材破裂，此時(shí)微膠囊中的芯材從微膠囊中定時(shí)釋放出來，在此基礎(chǔ)上提出了微膠囊的控釋機(jī)

7、理。
　　(4)先對(duì)水溶性的過硫酸銨顆粒進(jìn)行疏水性修飾，接著以疏水性修飾后的過硫酸銨顆粒為芯材，采用原位聚合法成功合成了PMM/Ppy復(fù)合殼型的微膠囊。研究了油酸和硅烷偶聯(lián)劑兩種材料分別通過物理和化學(xué)修飾的方法對(duì)過硫酸銨顆粒表面進(jìn)行疏水性修飾，結(jié)果表明:過硫酸銨經(jīng)上述兩種材料修飾后，其疏水性都得到了明顯的提高，其中經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾后的過硫酸銨，其疏水性較油酸修飾后的過硫酸銨要好。通過比較兩種修飾后的過硫酸銨在水中的溶解性，分別提出

8、了硅烷偶聯(lián)劑和油酸與過硫酸銨的反應(yīng)機(jī)理。通過FE-SEM、FTIR、XRD、TGA等表征手段對(duì)微膠囊進(jìn)行表征，結(jié)果表明:過硫酸銨被PMMA和PPy兩種聚合物交替包裹，成功制備了單層PMMA/PPy復(fù)合殼型微膠囊，并且過硫酸銨在實(shí)現(xiàn)微膠囊后，其性質(zhì)與上述方法制備的微膠囊一樣，同樣沒有發(fā)生變化。在不同的溫度、pH值、剪切力的條件下考察了復(fù)合殼型微膠囊的控釋性能，結(jié)果表明:本方法制備的微膠囊同樣具有定時(shí)突釋功能，并且其釋放性能只受溫度的影響，