化學交聯(lián)法光致變色微膠囊的制備及其性能

摘要：以螺吡喃光致變色染料為芯材、殼聚糖為壁材，采用乳化-化學交聯(lián)法制備了粒徑分布窄、平均粒徑較小的光致變色殼聚糖微膠囊?？疾炝巳榛瘎┓N類、超聲時間、芯壁質(zhì)量比對微膠囊粒徑的影響，測試了光致變色殼聚糖微膠囊的熱穩(wěn)定性及光致變色響應性能。結(jié)果表明：當乳化劑為質(zhì)量分數(shù)5%的Tween80水溶液、超聲時間120

min、芯壁質(zhì)量比為1∶3時，制得的微膠囊粒徑分布范圍窄，平均粒徑3.2μm，密封性良好，能耐受300℃左右的高溫；光致變色微膠囊分散液達到變色穩(wěn)態(tài)、褪色穩(wěn)態(tài)的時間分別為4.25、26.00s，較未膠囊化的光致變色染料分散液分別提高了0.25、4.00s，具有良好的光致變色靈敏性。前言光致變色染料是目前研究極為活躍的新型染料，但易受外界環(huán)境因素和化學助劑的影響，造成其耐疲勞性降低、耐光穩(wěn)定性差、形成不可逆分解產(chǎn)物而失去變色效果等缺點，這導致其應用受到了限制。通過微膠囊技術，選擇環(huán)保的壁材對光致變色染料進行包覆，既能保留染料的可逆光致變色特性，又可避免染料的光變性能受到環(huán)境影響。本課題組前期已通過微膠囊技術以聚氨酯、殼聚糖為內(nèi)、外殼對偶氮苯光致變色染料進行了雙層包

覆，實現(xiàn)了微膠囊與棉織物間的共價交聯(lián)，提升了微膠囊與棉織物間的結(jié)合強度。螺吡喃染料是光致變色染料中研究最為廣泛的一類，這類染料擁有敏感的顏色變化特性，變色后色彩明亮。但其易受到O2、pH、光和溫度等的影響，導致氧化和劣化，耐疲勞性較差。為了提高螺吡喃染料的耐氧化性、耐疲勞性，學者對其進行了包覆研究。周月華[6]等以螺嗪和萘并吡喃化合物為芯材，三聚氰胺-甲醛樹脂為壁材制備了光致變色微膠囊，其耐光疲勞性較好，但在制備過程中會有甲醛氣體放出。以螺嗪染料為芯材，分別以聚甲基丙烯酸甲酯、乙基纖維素為壁材，通過溶劑蒸發(fā)法制備微膠囊，兩種微膠囊達到變色半衰期的時間約是未包覆染料的1.7倍，但光致變色靈敏性有所降低。以丙烯酸改性后的螺吡喃衍生物為芯材，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯發(fā)生共聚形成壁材，制備出的微膠囊光致變色性能良好，但微膠囊呈現(xiàn)一定的脆性。因此，這類染料在紡織品領域中的應用受到局限。以往包覆光致變色染料所用的壁材大都為合成的高分子聚合物，環(huán)保性能不如天然高分子聚合物。為了獲得環(huán)境友好型的光致變色微膠囊，選擇吸附性、通透性、生物相容性較好的殼聚糖為壁材包覆光致變色染料。本文以乳化-化學交聯(lián)法采用殼聚糖對螺吡喃染料進行了包覆。該法為延長螺吡喃染料的使用壽命，拓寬其應用范圍奠定了基礎。結(jié)論（1）適宜的制備工藝條件為：質(zhì)量分數(shù)5%的Tween80為乳化劑，超聲時間120min，芯壁質(zhì)量比1∶3，在此條件下可得到粒徑分布窄，平均粒徑為3.2μm的密封性良好的光致變色殼聚糖微膠囊。該光致變色殼聚糖微膠囊對熱有良好的阻隔作用，能夠耐受300

℃左右的高溫。（2）在等強度太陽光照射下，光致變色染料達到變色穩(wěn)態(tài)的時間為4.00s，光致變色微膠囊達到變色穩(wěn)態(tài)的時間為4.25s。在同等條件下遮蔽太陽光后，光致變色染料達到褪色穩(wěn)態(tài)的時間為22s，光致變色微膠囊達到褪色穩(wěn)態(tài)的時間