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微胶囊技术驱蚊整理上的应用 上海工程技术大学纺织学院应用化学研究所赵阿金 冯卫 吴英 摘要 本文介绍了明胶阿拉伯树胶为囊材，复配型杀蚊剂作芯料，以复凝聚相分离技术制备微胶囊的过程，以此微胶囊防蚊整理剂处理过的织物，经测试在无毒无害的基础上在耐水洗性与杀虫残效方面都较浸泡法有了较大的提高。1 前言世界各国均有蚊子的困扰，我国地处亚热带。这一问题也相当突出。同时，蚊子还是疟疾和一些病因的传播者。因而，寻找一种合适、有效的防蚊手段是很迫切的。据资料介绍，世界卫生组织曾提议以杀虫剂浸泡蚊帐，以防蚊子侵扰。然而，采用浸泡法织物的杀虫效果维持时间较短，水洗后药效大幅度下降，必需再一次浸泡。这样既麻烦又多耗药剂，效率低，易污染环境。为了克服这一缺点，我们考虑用胶囊包裹复配型杀虫剂，再通过整理工艺使其吸附在织物纤维上，这样可以使杀蚊剂缓慢释放，延长织物药效，也使其水洗牢度有较好的提高。 微胶囊的制备与应用工艺探讨2.1 微胶囊的制备：微胶囊技术系指各种天然或合成材料的薄层包覆从数微米至几百微米的气体，液体及固体微粒的一种新技术。制备微胶囊的技术很多，主要有物理化学法和化学法二类。其中，最具代表性的是物理化学法中的凝聚法，又有单凝聚和复凝聚两种。我们采用复凝聚法。首先，选取了具有相反电荷的二种高分子材料作囊材。以NaOH溶液调节两者使其呈微酸性。然后，将被包覆的复配型杀蚊剂乳化于阿拉伯胶溶液中，再与明胶混合。根据明胶在等电点前后呈现不同的电荷的特点，用弱酸调节体系的pH值低于等电点，使明胶从负电荷状态全部成正电荷，与带负电荷的阿拉伯树胶产生凝聚作用，形成微胶囊，将杀虫剂包裹在里。此时，为促使微胶囊析出，须对整个体系进行冰浴降温，再加入适量稀释剂以防微胶囊黏连过度。最后，须加入适量交联剂，使微胶囊的囊壁固化，并同时从冰浴中取出，再回调整个体系的pH值至弱碱性。缓慢搅拌适当时间。使微胶囊完全成型。再静止数小时后，弃去上层清液，离心分离后备用。2.2 不同工艺条件对微胶囊形成的影响：2.2.1 固定搅拌速度700r.p.m，乳化时间70秒和固化剂用量7mL，观察对的浓度对微胶囊外径的影响如图1所示：图1 芯料浓度对微胶囊外径的影响图2 搅拌速度对微胶囊外径的影响从图中可看出，芯料浓度增大，由于分散于体系中的油珠颗粒相应变大，这样在油珠界面两胶聚合形成的微胶囊颗粒外径也相应变大。2.2.2 固定芯料物质的浓度为0.2%，乳化时间70秒，固化剂用量7mL，观察搅拌速度对微胶囊外径的影响如图2所示：由图2，可见搅拌速度增加，杀虫剂在两胶体系中分散比较彻底，油珠颗粒相对细些，这样在其界面聚合成囊时，颗粒就比较小了。从图中看搅拌速度变化，对外径的变化幅度影响较大。2.2.3 固定芯料物质的浓度为0.2%，搅拌速度700r.p.m，固化剂用量7mL，采用不同乳化时间观察对微胶囊外径的影响如图3所示：图3 乳化时间对微胶外径的影响图4 交联固化剂用量对微交囊外径的影响由图3，看出适当延长乳化时间，由于分散于两胶体系的油珠相对较细，所以直接影响微胶囊外径其下降，但变化不大。2.2.4 固定芯料物质的浓度为0.2%，搅拌速度700r.p.m，乳化时间70秒，观察交联固化剂对微胶囊外径的影响如图4所示： 由图4可见交联固化剂用量增加，微胶囊外径先大后小，但影响很小。综上所述，从外径变化的范围来看，搅拌速度对外径影响最大，芯料及交联剂用量次之，而乳化时间最小。因而在微胶囊制备过程中，在调节pH值促使两胶凝聚的过程中，转速应稍快，而后期微胶囊析出、固化过程中，转速稍慢。2.3 微胶囊驱蚊袜的制备：用微胶囊成品加入适量整理剂，配成浸油整理液，对长统袜进行整理：浸渍脱水红外线烘干浸渍液的组成：1.含量：0.5gL 2.浴比：153.温度：25304.脱水率：70%3 驱蚊整理织物的耐洗牢度和驱蚊效果3.1 试验用洗涤工艺及条件：洗涤设备：家用双缸洗衣机洗涤剂：白猫低泡高效洗衣粉洗涤温度：302洗涤方式：双向洗涤洗涤过程：皂洗甩干清水洗甩干洗涤时间：8min1min2min1min3.2 实验室杀虫试验：环境条件：温度：251蚊种：淡色库蚊织物：长统丝袜测试方法：取一303030cm的蚊笼，内投放羽化35天的饥饿雌性蚊10只，笼内放入小白鼠一只，剃光毛，用经微胶囊处理过的长统丝袜套于小白鼠身上，仅露出头部，观察24小时。防蚊织物的耐水洗牢度，未吸血及触杀率的测试如图5，6，所示：图5 耐水洗牢度与触杀率的测试图6 耐水洗牢度与未吸血的测试由图5，6可以看出经过微胶囊防蚊剂整理过的织物，在防蚊效果还是较令人满意的。尤其从未吸血率与洗涤次数来看，对蚊虫的驱避作用在耐洗10次后依然维持100%。就长统袜而言，已达到民用需求。由图5看出洗涤一次的的触杀率要高于未经洗涤的织物。这可能由于，经微胶囊包裹的药物经外力摩擦，将部分外包的囊壁磨薄，从而使药物释放速度加大。这样，织物经一次洗涤后，所发挥药力要大于未经洗涤的织物。4 结果与讨论4.1 用物理化学方法中的复凝聚法制备微胶囊，其中pH值的控制是包裹是否成功的关键。从理论角度来看，当pH为4.7时，此时明胶的正电性最强，凝聚最完全。但实际操作中，我们发现当pH4.7时，整个体系成一浆糊状，很难发现微胶囊。为解决这一情况，我们采用控制pH值使其越过正电位点至一稍低位置，缓和两胶凝聚过程，同时加入适量的稀释剂，一方面稍冲稀两胶的浓度，另一方面回调pH值至4.7左右，以保证两胶凝聚完全。同时，又可得到颗粒较易分离的微胶囊。4.2 实际过程中，各种不同的工艺条件会对微胶囊产生不同的影响。其中以搅拌速度对微胶囊的影响最大，芯料与固化剂用量次之，乳化时间最小。搅拌速度越快，微胶囊颗粒越小，反之则微胶囊颗粒越大。因此，在实验开始，搅拌速度应稍快，这样可确保杀虫剂在整个物料体系中分散完全，而在调节pH值促使两胶凝聚成囊时，搅速应适中，以使两胶凝聚颗粒匀。在实验后期微胶囊固化，析出过程中，搅速应适当放慢，从而使体系相分离完全，得到微胶囊成品。4.3 经微胶囊整理剂处理过的织物经测试证明具有较好的杀虫耐久性，尤其是家庭洗涤10次后，驱蚊效果80%作为一种驱蚊、避蚊的整理剂效果还是较满意的。特别是耐水洗性方面与国际卫生组织(WHO)推荐整理的浸泡法相比有较大的优越性。同时微胶囊整理织物与国内有关耐久性杀虫或避蚊整理效果相比，也有很大改进，如表1、2所示：表1类型微胶囊驱蚊袜CHP整理织物对比项目吸血率(%)死亡率(%)吸血率(%)死亡率(%)整理未洗06023.159.9清洗5次07016.751.4清洗10次010无报道无报道摘自CHP杀虫整理技术研究工作报告表2类型微胶囊驱蚊袜CHP整理织物对比项目吸血率(%)吸血率(%)整理未洗01.1清洗5次07.7清洗10次047.8摘自上海纺织工程学会新产品开发委员会发布的避蚊整理织物工艺探索4.4 从经济上来看，经核算，每双长统袜成本增