乳化剂对自修复微胶囊合成的影响

万方数据一２２一中国胶粘剂第１６卷第５期温至５５～６０℃，反应３ｈ。

冷却至室温时，将混合物过滤、洗涤、干燥，即得微胶囊产品。

１．４性能测试１．４．１形貌分析采用光学显微镜对微胶囊表面形貌进行观察以及对粒径进行统计。

１．４．２粒径分析在光学显微镜下测量足够数量的微胶囊的粒径，通过统计分析得到平均粒径。

Ｄｎ＝∑ｎｉｌ）／∑啦式中，Ｄｎ为微胶囊的平均粒径；Ｂ为微胶囊的直径；ｍ为直径ｎ的微胶囊的数量。

２结果与讨论由原位聚合制备微胶囊的过程要求本实验在制备乳化液时，必须使苯乙烯油相均匀稳定地分散在预聚体水溶液中，以便改性脲甲醛树脂随聚合反应的发生不断向界面沉积从而将苯乙烯包覆形成微胶囊。

因此乳化剂的选择直接影响到合成的结果。

２．１乳化剂的种类实验中采用了阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和高分子表面活性剂对实验体系进行乳化合成微胶囊实验。

图１为不同乳化剂所合成的微胶囊的光学显微镜图片。

（ａ．未加表面活性剂．ｂ．ＤＢＳ；ｃ．Ｋ１２；ｄ．ＯＰ一１０；ｅ．阿拉伯树胶；￡ＳＭＡ）图１乳化剂种类对合成影响的图片从图１ａ中可看出未加入表面活性剂实验体系，改性脲甲醛树脂已经完全不规则自聚，而图１ｂ，图１ｃ虽然同为阴离子表面活性剂，但ＤＢＳ较之Ｋ１２有较小的ＨＬＢ值且不易起泡沫，从合成的微胶囊图片来看，ＤＢＳ用于乳化可得到相当一部分球形微胶囊，相反Ｋ１２由于乳化易起大量的泡沫且泡沫不细腻，从而使体系不稳定。

此外，同为阴离子表面活性剂的ＤＢＳ和Ｋ１２结构不同也是造成乳化结果不同的一个因素，由于ＤＢＳ分子结构中与被乳化油相——苯乙烯都含有苯环，这就使得ＤＢＳ较之Ｋ１２有较好的油相亲和力，从而乳化效果自然比Ｋ１２要好得多。

图１ｄ为非离子表面活性剂ＯＰ一１０作为乳化剂的微胶囊图片，从图中可见改性脲甲醛树脂已经完全自聚成片状，原因可能在于ＯＰ一１０具有较高的表面活性，乳化能力很强，造成反应溶液的界面张力太低，当低相对分子质量脲甲醛粒子向油滴表面沉积时，无法抵消空间排斥作用，造成界面上力的不平衡，从而发生破乳以致不能包覆油滴形成微胶囊。

图１ｅ，图１ｆ为两种不同的高分子表面活性剂体系乳化合成微胶囊的图片，从图中不难看出阿拉伯树胶作为乳化剂合成的微胶囊形状规则，表面较光滑，且粒度较均匀。

图ｌｆ是向体系中加入ＳＭＡ后的微胶囊照片。

由图１ｆ可见，微胶囊产物的粒径不均匀，且产率比较低，有大量的改性脲甲醛树脂团聚。

原因可能是向反应溶液中加入ＳＭＡ时，ＳＭＡ分子中的芳基伸向油相液滴，而羧基伸向连续的水相，使油滴表面形成一层负电荷，产生的静电排斥作用能够防止油滴间的合并，起到了稳定作用。

随着聚合反应的进行，分散颗粒的比表面积逐渐增大，体系能量增加，相反由于改性脲甲醛树脂在界面的沉积改变了ＳＭＡ在颗粒的分布，这两个因素造成了颗粒间的电荷斥力不足以克服引力，部分小颗粒发生凝聚，导致微胶囊产率较低且有大量团聚物产生。

２．２乳化剂的复配综合分析我们确定阿拉伯树胶与ＤＢＳ单独作为乳化剂可以达到较好的乳化效果，那么两者的复配会不会产生协同效应，能否更好地用于合成乳化呢？实验中采用乳化剂浓度为１％时不同配比的ＤＢＳ与阿拉伯树胶作为乳化剂时合成的微胶囊图（见图２）。

从图２照片中分析可以看出当阿拉伯树胶在复配乳化剂中含量较多时微胶囊之间易于团聚粘接在一起，这是由于阿拉伯树胶是一种天然胶体，所以当其浓度比较大时，造成微胶囊表面粘度比较大，从而使微胶囊团聚。

但当其配比在３：１时，这时ＤＢＳ作万方数据第１６卷第５期谢建强等乳化荆对自修复微胶囊合成的影响一２３一ｇ．１：１ｈ．２：１ｌ－３：１Ｊ．４：１图２乳化剂配比对合成影响的图片为乳化剂，而阿拉伯树胶为助乳化剂，所合成出的微胶囊比较光滑且不易团聚。

而当阿拉伯树胶浓度过于小时也会团聚，这时的团聚是由于阿拉伯树胶的助乳化作用不足，对界面保护不够，随着改性脲甲醛树脂向界面的沉积，乳化结构容易被破坏，所以合成的微胶囊也易团聚。

综合以上分析确定ＤＢＳ与阿拉伯树胶配比为３：１时作为乳化剂合成的微胶囊比较合适。

２．３乳化剂的浓度对微胶囊的影响通过上述研究分析确定ＤＢＳ与阿拉伯树胶比例为３：１。

实验对复配乳化剂的浓度进行了试验，图３为不同浓度乳化剂（Ｏ．５％、１％、１．５％）合成的微胶囊光学显微镜照片。

ｋ．０．５％１．１％ｍ．１．５％图３乳化剂浓度对合成影响的图片从图３中可以看出当乳化剂浓度过低时，乳化剂对苯乙烯油相的保护力度不够，从而出现大量的改性脲甲醛树脂的自身团聚，而当乳化剂浓度比较大时也有团聚发生，这可能是由于阿拉伯树胶浓度的增大，从而导致油水界面的粘度的增大，这样，油相液滴碰撞过程中由于界面粘度比较大则容易发生油相的聚并，从而导致改性脲甲醛树脂的沉积路径发生变化而最终发生团聚。

综合研究结果，最终确定乳化剂浓度为ｌ％时合成的微胶囊，脲甲醛团聚量低，微胶囊产率比较高。

２．４微胶囊的表面形貌及粒径分析实验在确定了乳化剂之后，又对采用该乳化剂的微胶囊的表面形貌和粒径进行了分析。

从图２ｉ图４微胶囊的表面形貌中可以看到微胶囊的粒径分布在５－４０“ｍ之间，对粒径进行统计分析的结果为平均粒径在２４Ｉｘｍ。

在微胶囊的放大图中可以看到微胶囊表面并非光滑的，而是有很多固体小颗粒附着在上面（见图４），这可能是由于囊壁沉积时的不均匀导致的。

由于这种不光滑性的存在可能对其应用有一定影响，如加入到材料中进行填充改性时，其有利于与树脂基体的粘接。

３结论本文以改性脲甲醛树脂为囊壁，以苯乙烯为高分子囊芯，原位聚合法合成了一种全新的自修复微胶囊——改性脲甲醛包覆苯乙烯微胶囊。

实验中重点进行了乳化剂对微胶囊合成的影响研究，通过乳化剂种类、乳化剂复配配比以及乳化剂浓度的研究确定，采用ＤＢＳ与阿拉伯树胶质量比３：１，浓度为１％时的乳化剂合成的微胶囊产率最高，团聚量低。

经光学显微镜对微胶囊观测和粒径的统计发现，微胶囊表面有固体颗粒且平均粒径为２４¨ｍ。

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