微胶囊

冷冻喷雾最早用在固体食品添加剂的包埋，如硫酸亚铁、 酸味剂、维生素、固体香精、敏感物料及不溶于一般溶剂中 的特殊物料。 液态物料转换成固态后，也能进行冷冻喷雾。加工后的 产品外形像珍珠粒，可溶于水，但芯材只能在壁材的熔点下 才能释放。 由于能够通过调节壁材的熔点控制芯材的释放，这一技 术适用于保护许多水溶性的物料，用此技术生产的香精应用 于焙烤食品时，产品在烘烤受热时，香味才能挥发出来囊化的介质是水或液体石蜡、 豆油之类油。把壁材溶液或芯材形成的乳化体系以 微滴状态分散到上述介质中，然后通过加热、减压 搅拌、溶剂萃取、冷却或冻结等方式使壁材溶液中 的溶剂逐渐去除，壁材从溶液中析出并将囊芯包覆 形成囊壁。
微胶囊的应用
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应用。 应用微胶囊技术的目的主要有3点：
（一）化学法
化学法的优点在于可以有效地包覆疏水性物质 或疏水性大单体，且原料多样，可以制备不同类型 的微胶囊，主要包括细乳液聚合、悬浮聚合、原位 聚合、界面聚合及乳液聚合等。
（1）界面聚合法

界面聚合发生在2种不同的聚合物溶液之间，将2种活性 单体分别溶解在不同的溶剂中，将芯材物乳化或分散在一个 有壁材的连续相中，然后在芯材物的表面是通过单体聚合反 应而形成微胶囊。参加聚合反应的单体，一种是水溶性的， 另一种是油溶性的，它们分别位于囊心液滴的内部和外部， 并在囊心液滴的表面上反应形成聚合物薄膜。 界面聚合法微胶囊化的产品很多，如甘油、水、药用润 滑油、酶血红蛋白等。 界面聚合法一般形成壁材结构的物质为：聚酯、聚氨酯、 聚酰胺、聚脲等。其一般应用到记录材料、香料、农药、胶 黏剂等领域。


（1）凝聚法 凝聚法分单凝聚法、复凝聚法两种。

单凝聚法是指以一种高分子化合物为壁材，将芯材分散 其中后加入凝聚剂(乙醇或硫酸钠等亲水物)后，由于大量的 水分与凝聚剂结合，致使包埋物的溶解度下降凝聚成微胶
复凝聚法是指以两种相反电荷的壁材作包埋物，芯材分 散其中后，在一定条件下两种壁材由于电荷间的相互作用使 溶解度下降而凝聚成微胶囊。壁膜形成后，还需通过加热、 交联或去溶剂等方法使之进一步固化。然后用过滤、离心的 方法收集胶囊，用适当溶剂洗涤，再通过喷雾干燥或流化床 等方法生成自由流动的分散颗粒。
（5）静电结合法

此法原理是将带相反电荷的芯材颗粒和成膜材 料经过喷雾器而释放到空气中，利用其静电吸引而 结合在一起形成微胶囊。 例如：含甘油的尼龙微胶囊的制备


（6）孔膜挤压法 其作用机理是首先将悬浮在一种液化了的碳水 化合物介质中的囊心物质的混合物，经过一系列的 孔膜用压力挤压到一种盛有脱水液的水溶液中，当 被经过孔膜挤压出来的这种混合物在接触到脱水液 体时，包囊材料便发生硬化并随之包覆在囊心物质 的表面上，然后再从脱水液中分离出由于挤压所形 成的细丝，对其进行干燥并研成粉末状，以便降低 它的吸湿性，这样便形成了初产品。 这是一种在低温条件下进行的微囊化技术。


包囊过的粒子可以通过冷凝或者干燥的方法来 进行固化。
旋转分离法是一种高效率的微胶囊化技术，可 以用于多种核心物质以及多种类型的包囊材料。该 技术目前多用在香料工业以及食品的配料生产中。
（8）流化床喷涂法（空气悬浮包埋法） 此法是将囊心颗粒置于流化床中，通入空气使囊心分散 悬浮在承载空气中，然后将溶解或熔化的壁材通过雾化喷头， 喷洒在循环流动的囊心粒子上，并沉淀于表面,经过反复多 次循环，形成厚度适中均匀的壁膜。
（３）撕裂或剥开 这种方法一般是将胶囊置于两层纸 或薄膜之间的黏合剂层中，将纸或薄膜撕开时，微胶囊破裂， 芯材释放。 （４）溶剂溶胀 由周围的溶剂控制芯材释放。溶剂一 般是水，水溶液浸透微胶囊使微胶囊溶胀，从而加速活性物 的释放。
1、微胶囊染料的应用 以染料或颜料为芯材，壁材是天然或合成高分子物，制 得10～200μ ｍ大小的微胶囊，可获得常规染色方法不能得 到的效果，包括多色微粒子印花、转移印花微胶囊、微胶囊 静电染色等。 多色微粒子印花将染料制成微囊，印花烘干后经气蒸微 囊中的染料发生吸附上染，呈现细微的雪花颗粒状。 转移印花微胶囊是将转移印花染料和溶剂制成微囊，再 加工成转移印花纸，通过压力、高温和湿热，在溶剂作用下 转移。该方法可获得特殊的印花效果，风格独特，非一般印 花方法所能比拟。
（3）喷雾冷冻法 与喷雾干燥过程类似，不同点主要有以下两点：干燥室 内空气的温度及包壁材料的选用。 一般的喷雾干燥是用热空气将物料的水份蒸发，而喷雾 冷冻则是用冷空气将干燥室内的温度冷却到室温或所需冷冻 温度，远低于所用壁材的凝固点。 对于冷冻喷雾，壁材一般选用某种植物油或其衍生物， 也可选用其他类型的脂肪，熔点在45℃～122℃的硬脂酸酯 具有提高微胶囊产品的分散性并有一定的乳化效果。
（二）物理方法
物理法是借助专门的设备通过机械搅拌的方式 首先将芯材和壁材混合均匀，细化造粒，最后使壁 材凝聚固化在芯材表面而制备微胶囊。 根据所用设备和造粒方式的不同，物理机械法 制备微胶囊可采用空气悬浮法、喷雾法、孔膜挤
压法及静电结合法等。
（1）空气悬浮法
该方法是一种适合于多种包囊材料的微胶囊化 技术。其工艺过程是先将固体粒状的囊心物质分散 悬浮在承载气流中，然后在包囊室内将将调成适当 黏度的壁材溶液喷洒在循环流动的囊心物质粒子上， 囊心物质粒子悬浮在上升的空气流中，并靠承载气 流本身的湿度调节来对产品实行干燥，使囊材凝结 并固化。
壁材：材料有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料, 视所包囊物质的性质,油溶性囊心物需选水溶性包囊材料,水 溶性囊心物则选油溶性包囊材料,即包囊材料应不与囊心物 反应,不与囊心物混溶。高分子包囊材料本身的性能也是选 择包囊材料所要考虑的因素,如渗透性、稳定性、溶解性、 可聚合性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性等。 壳的厚度为0 . 2 ~ 1 0 μ m 。这种壳核结构使微胶囊 具有保护、阻隔性，使受外壳保护的芯物质既不会受到外界 环境的侵入影响，同时又具有不会向外界逸出的阻隔性能。
（4）溶剂蒸发法 该法是将芯材、壁材依次分散在有机相中，然后加到与 壁材不相溶的溶液中，加热使溶剂蒸发，壁材析出而成囊。 溶剂蒸发法适用于非水溶性聚合物对活性物质的包裹。其操 作过程包括： ①将芯材分散于有机溶剂中；
②加入作为壁材的聚合物；
③将上述溶液加到水溶液( 或水) 中，搅拌乳化； ④蒸发除去有机溶剂，析出胶囊。 整个的工艺过程都是在较低的温度下来进行的，而且还 能在人为控制的纯溶剂中进行，目前主要用于那些热敏性且 易被氧化的一些香料的粉末化生产。
结构
微胶囊粒子的大小和形状与其制备工艺有关。 微胶囊的形状是多种多样的，一般呈球形，有的呈 谷粒或无定形等形状。囊芯可以是一种或多种物质 构成。壁材也可以是单层、双层和多层。微胶囊最 基本的形态为单核微胶囊和多核微胶囊。还有其他 诸如多壁微胶囊、不规则微胶囊、微胶囊簇等。
制备

目前已有的微胶囊制备技术已超过200 种。微胶囊的制备方法通常根据性质、囊壁 形成的机制和成囊的条件分为物理法、物理 化学法、化学法等3 大类，其中以凝聚法、 界面聚合法、原位聚合法应用最广。
微胶囊
—刘丽 —s201108010
概述
微胶囊技术是一种将微量物质包裹在聚 合物薄膜中的技术。微胶囊直径一般为1500μ m不等。
芯材：可为油溶性、水溶性化合物或混合物, 其状态可为粉末、固体、液体或气体。可包 囊物的品种极其繁多,如交联剂、催化剂、化 学反应剂、显色剂、给湿剂、药物、杀虫剂、 矿物油、水溶液、染料、颜料、洗涤剂、食 品、液晶、溶剂、气体、疏水化合物及无机 胶体等。 囊心物原有化学性质丝毫无损,然后逐渐 地通过某些外部刺激或缓释作用使囊心物的 功能再次在外部呈现出来。
微胶囊染色是作为非水系染色的一种改进工艺。 非水系染色不以水为介质，通过制成强磁性的染料 微胶囊，吸附到纤维或织物表面、加热升华，完成 上染，可以减少染色加工中的耗水量和废水处理的 负担，是染色工艺的发展方向，具有广阔的发展前 景。
２、微胶囊功能整理剂的应用
微胶囊技术也广泛地应用于纺织品功能整理加工，可获 得常规整理无法得到的效果。这包括阻燃、芳香、防紫外线、 蓄热调温、抗菌、防老化、抗皱防缩、柔软等某些特殊整理。 在后整理工艺中，微胶囊技术具有其独特的优势。另外，将 一些功能药剂封人纤维内部，从而制得具有香气纤维、杀菌 除臭纤维的技术，可以说是微胶囊技术的延伸。将微胶囊混 入纺丝液或将纤维微囊添加到合成纤维内部，也可以制得具 有阻燃、除臭、抗紫外线、抗氧化的功能性纤维。
（三）物理化学法

又称相分离法。此法是先将聚合物溶于适当的介质( 水 或者有机溶剂) ，并将被包裹物分散于该介质中，然后向介 质中逐步加入聚合物的非溶剂，使聚合物从介质中凝聚出来， 沉积在被包裹颗粒表面而形成微胶囊。 物理化学法主要是通过改变温度、pH值、加入电解质等， 使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉，并将芯材包覆成微胶 囊。凝聚法根据芯材的水溶性不同可分为水相分离法和油相 分离法；根据聚合机理不同分为单凝聚法和复凝聚法。 物理化学法主要包括水相分离法( 凝聚法) 、油相分离 法、干燥浴法( 复相乳液法) 、熔化分散法、冷凝法和粉末 床法。

该工艺特别适用于 那些对热不稳定的囊心 物质，其微胶囊化产品 的货架期明显的高于采 用其它微胶囊技术的制 得的产品。目前该工艺 主要用于生产微胶囊化 的香科及色素等。

（7）旋转分离法 其工艺原理是先将囊心物质的颗粒混在一种纯 的经过液化的包囊材料中，然后将它们倾注在一个 转盘中，使过量的液体包囊材料展开并使其形成一 层比颗粒直径还要薄的液膜，这时过量的液体包囊 材料便会在雾化时形成细小的微粒，从而可以与最 终的包囊产品相分离并加以回收，而核心粒子在离 开转盘时便会被包囊材料所包埋。


（2）原位聚合法

原位聚合法是一种和界面聚合法密切相关的微 胶囊化技术，在原位聚合中，是把单体和引发剂全 部加入分散相或连续相中，即单体和引发剂全部溶 于囊芯的内部或外部。由于单体在一相中是可溶的， 而生成的聚合物在整个体系中是不溶的，聚合物就 会沉积在芯材液滴的表面。

与其他的微胶囊化方法相比，原位聚合法成球 相对容易，壁厚及其内包物含量可控，收率较高， 成本低，易于工业化。
（1）改变液体的分散状态，降低其挥发性，克服液体与周 围介质材料的热力学不兼容性；
（2）核物质与周围介质之间或核物质颗粒之间的绝缘；
（3）采用扩散或壳体破坏的方法延缓被包裹物质向介质的 释放。
染料微胶囊的释放机制大致有如下几种： （１）膜释放 膜释放受下列因素控制：微胶囊壁两侧 的浓度差，壁厚，活性成分透过壁的渗透率及活性成分对周 围环境的扩散系统。 （２）外部施压 而释放出活性物。 这一释放机制是施加外力使壁破裂从
微胶囊静电染色将染料分散在具有高介电常数 的溶液中，用具有介电性能的壁材将染料颗粒封闭 起来，直径低于50μ ｍ，应用电场和光敏导体的静 电复印方法。 变色染料微胶囊染色印花通过选择适宜的乳化 剂与壁材，保持可逆热变色性，借助粘合剂或涂层 成膜物质固着在纺织品上，或装入具有透明表层的 纤维内芯或封入紫外线吸收剂。
该方法可以使包囊 材料以溶剂、水溶液乳 化剂分散系统成热溶物 等形式包囊，通常只适 用于包制固体的囊心物 质，目前一般多用于香 精香料以及脂溶性维生 素等的微胶囊化。
（2） 喷雾干燥法


喷雾干燥微胶囊化的第一步是把芯材乳化分散到壁材的 浓溶液中。芯材通常为不溶于水的油剂( 香料、维生素) ， 乳化直至形成较小的油滴( 1-3μ m )；壁材通常是一种可溶 于水的高聚物，如阿拉伯胶或改性淀粉及其与水解淀粉或水 解明胶的混合物，主要是这些材料在高浓度的壁材喷雾干燥 过程中不会形成高黏度的溶液。水通常是许多喷雾干燥微胶 囊化的良好溶剂，若用其他溶剂则要注意溶液的燃烧性和毒 性，否则在喷雾干燥过程中不能应用。 用此方法得到的微胶囊直径一般在10—300μ m，具有不 规则的外形，是一些小粒子的集合体。