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、自修復材料等工業(yè)領(lǐng)域具有非常廣闊的理論及實際應用價值。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釋放的過硫酸銨微膠囊為目標（該微膠囊可作為石油開采的破膠劑），研究其形成及控釋機理。主要開展了以下幾個方面的研究工作:
　　(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理。研究了微膠囊的儲存穩(wěn)定性，結(jié)果表明:微膠囊在室溫下儲存6個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間儲存的微膠囊。研究了微膠囊殼厚及殼組成對微膠囊在水體系中釋放性能的影響，此外還研究了溫度對微膠囊釋放性能的影響。研究結(jié)果表明:微膠囊的釋放時間長短可通過調(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。研究了微膠囊的儲存穩(wěn)定性，結(jié)果表明:微膠囊在室溫中儲存5個月后，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存穩(wěn)定性，其滿足了工業(yè)化應用的基本要求。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從微膠囊中突釋出來，并且其起始釋放的時間可通過調(diào)節(jié)溫度和NaCl濃度進行調(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。
　　(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該方法同樣可制備具有定時釋放功能的過硫酸銨微膠囊，并提出了微膠囊的形成機理。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小時內(nèi)的某個時間段內(nèi)定時從微膠囊中釋放出來，并且其起始釋放時間除了可通過調(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行調(diào)控。通過OM和FE-SEM表征手段觀測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間的延長逐漸溶脹變大，微膠囊的殼厚也隨之逐漸變薄，當殼材的溶脹度超過一定限度后，殼材破裂，此時微膠囊中的芯材從微膠囊中定時釋放出來，在此基礎(chǔ)上提出了微膠囊的控釋機

7、理。
　　(4)先對水溶性的過硫酸銨顆粒進行疏水性修飾，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修飾的方法對過硫酸銨顆粒表面進行疏水性修飾，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機理。通過FE-SEM、FTIR、XRD、TGA等表征手段對微膠囊進行表征，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復合殼型微膠囊，并且過硫酸銨在實現(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突釋功能，并且其釋放性能只受溫度的影響，