微胶囊的制备及其在日用化学品中的应用

微胶囊的制备技术起源于20世纪50年代，在70年代中期得到迅猛发展，出现了许多微胶囊化产品和工艺。通过对物质进行微胶囊化可以实现许多目的：改善被包囊物质的物理性质、提高物质的稳定性、使物质免受环境的影响；改善被包囊物质的反应活性、耐久性、压敏性、热敏性和光敏性，屏蔽气味、降低物质毒性；将不相容的化合物隔离等。随着微胶囊技术的发展及日用化学品特殊的要求，微胶囊技术在日用化学品中的应用也越来越广受关注。作者在此综述了微胶囊的制备方法及其在日用化学品中的应用。

1 微胶囊的制备方法

1.1 界面聚合法

界面聚合法[1]是两种以上的不相容壳材料单体分别溶解在不相容的两相中，芯材料在溶有壳材料单体的连续相中分散或乳化，在芯材料的表面两种单体聚合反应形成微胶囊。界面聚合法比较适合包囊液体，因为反应物从固相进入聚合反应区比液相难。界面聚合反应制备微胶囊的过程包括：(1)通过适宜的乳化剂形成油包水乳液或水包油乳液，即将水溶性反应物的水溶液或油溶性反应物的油溶液分散进入有机相或水相；(2)在油包水乳液中加入非水溶性反应物，或在水包油乳液中加水溶性反应物以引发聚合，在液滴表面形成聚合物膜；(3)将含水微胶囊或含油微胶囊从油相或水相中分离。

1.2 原位聚合法

原位聚合法与界面聚合法密切相关。在原位聚合法微胶囊化的过程中，并不是将反应单体分别加到芯材料液滴和悬浮介质中，而是单体与引发剂全部加入分散相或连续相中，即单体及催化剂是全部位于芯材液滴的内部或者外部，单体可溶于单一相，但聚合物不能溶于单一相，聚合反应在芯材液滴表面发生[1]。该法的原理是在连续相中溶解壳材料的单体或预聚物，提供反应条件使其在芯材的表面聚合沉积，最终覆盖住芯材形成微胶囊。

1.3 复合凝聚法

复合凝聚法[2]是使用带有相反电荷的水溶性高分子电解质作成膜材料，当两种胶体溶液混合时，由于电荷互相中和而引起成膜材料从溶液中凝聚产生凝聚相。这是一种高效、高产量的实用方法。

1.4 喷雾干燥法

喷雾干燥法[1]是将芯材料和壳材料的溶液混合在一起，用喷雾干燥或喷雾冷却将其微胶囊化，雾化后的液滴在气流中干燥。喷雾干燥的原理是将被干燥的液体通过雾化器的作用，喷成非常细微的雾滴，并依靠干燥介质(热空气、冷空气、烟道气或惰性气体)与雾滴的均匀混合，进行热交换和质交换，使溶剂汽化或使熔融物固化。喷雾干燥法的特点是：(1)干燥速率快、时间短；(2)物料温度较低；(3)产品具有良好的分散性、溶解性；(4)产品纯度高；(5)生产过程简单，操作控制方便；(6)适用于连续化生产。

1.5 其它方法

微胶囊化的方法还有喷雾冷凝法、挤压法、共晶法、锐孔法、分子包埋法等。喷雾冷凝法成本较低，与喷雾干燥法的区别是不需要蒸发水分。挤压法先将包覆材料液化再包埋香精，加入固化剂固化挤压得到微胶囊。共晶法工艺简单，成本低廉，但处理温度高，不适合热敏性物质。锐孔法是将芯材与壁材通过锐孔定型，再固化，热或电改性将壁材沉淀出来，形成微胶囊。分子包埋法是在分子水平上进行包埋，已在香精微胶囊化中得到应用[3，4]，通过该法制备的酶制剂微胶囊热稳定性好，但成本高，应用受到限制[5]。

2 微胶囊在日用化学品中的研究进展

董利敏等[6]以聚氨酯为壁材、橄榄油为芯材,采用界面聚合法制备护肤微胶囊。其制备的关键技术是：以吐温80和聚乙烯醇为混合乳化剂;界面聚合的起始温度为10℃左右,扩链温度为70℃;以聚乙二醇600制得的微胶囊比以聚乙二醇800制得的微胶囊释放囊芯的速度更快。由吐温80和聚乙烯醇混合所乳化而成的橄榄油乳化体系受温度影响小,稳定性好。

黄国清等[7]利用原位聚合法制备微胶囊香精，并研究了该微胶囊香精的性质。香精经原位聚合法包埋后，香精含量约为32.5%；微胶囊颗粒分布均匀，粒径较小，约在1～4 μm 之间。

李学静等[8]采用光离子检测仪(PID)、溶剂萃取和评香的方法测评了淀粉微胶囊增强香精在洗衣粉中的作用及提高香精在储存过程中稳定性的功效。当淀粉微胶囊包裹香精与液体香精复配使用时,即使香精总量较低,仍能增强香精在洗涤过程及漂洗后的表现力。淀粉微胶囊包裹香精能有效地提高挥发性香原料在45℃条件下的储存稳定性。

潘勇军等[9]通过界面聚合方法，在水包油体系中以聚氨酯为囊壁材料将香精包覆形成一种微胶囊，制备缓释型香精微胶囊的最佳工艺条件是：壁芯比为1∶(2～3.5),制备预聚物时异氰酸酯与聚乙二醇的摩尔比为3∶1，聚乙二醇和丙酮浓度均为0.03 mol·L-1；选用吐温80为乳化剂，乳化剂与香精的质量比为1∶5，乳化剂与水体积比为1∶10；在 3000～4000 r·min-1乳化均质速度下，乳化时间一般为1 h；包结温度不宜太高，一般为 60℃，扩链剂(邻苯二酚)与2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)的摩尔比为1∶4。制得的微胶囊最佳包埋率为56.44%,留香期达到13 h。

吴酉芝等[10]认为将香精香料微胶囊化,每种壁材都有优缺点,所以大部分壁材是由多种原料复合而成。各复配原料的选用,要根据微胶囊所要达到的要求及芯材性质来确定。香精控制释放是指既要保证香精的保质期，同时让香精能够在适当的时间或条件下,释放出来发挥作用。香料在基质中的保留率主要依赖于基质成分的类型和香料化合物的物理化学特性。微胶囊香精的释放机理有不同的解释,如:扩散释放、降解释放、膨胀释放、溶解释放等。

张艳等[11]采用原位聚合法制备缓释型森林浴香精单壁与双壁微胶囊。发现用壁材与芯材质量比为 0.25∶1 时制得的微胶囊粒径分布最为集中。双壁微胶囊的失重速率明显慢于单壁微胶囊,且基本匀速失重。双壁微胶囊释放速率也明显慢于单壁微胶囊,香精残留量在30 d 后仍保持较高水平。如果将香精微胶囊应用于棉织物的加香整理,织物可保持5个月以上的留香效果。

美国专利[12]报道了一种含有微胶囊化香料液滴的清新剂，它具有缓慢释放气味的性能。微胶囊液滴能在口腔的唾液中溶解并释放。该组分与牙齿胶粘剂共同用于假牙上，以适当的速度在口腔中缓慢地长期释放香味，掩饰不良的气味。

Brynko等[13]制备了增白剂的微胶囊,所包囊的物质是略有水溶性的物质。当胶囊膜在水中润湿膨胀时，被包囊材料可以浸出。通过胶囊膜的固化可以延长洗衣用增白剂在洗衣水中的保存时间。当胶囊放入温水中3～4 min后，胶囊会润湿且增白剂会缓慢浸出。

3 微胶囊在日用化学品中的应用

3.1 香料微胶囊

随着有机化学、合成香料工业的迅速发展,许多新的香料相继问世。香料在食品、洗涤剂等领域中应用广泛。将香料微胶囊化，可使香料适用于多种用途。在食品中，香料微胶囊可防止香料与食品相互作用，减少香料之间的相互作用并减少热、光等作用。香料微胶囊用于洗涤剂，可以防止香料在水洗受热时挥发变质，有效地控制香料成分释放。芳香味微胶囊进入织物内部并保留下来，然后缓慢释放香味，使纤维产品具有持久的香味。在墨水中加入香料微胶囊，将水性油墨喷出图像后，香料微胶囊压破，放出香气。在刮涂游戏卡上涂一层香料微胶囊，当被刮涂时释放出香气，可提高消费者的兴趣。

3.2 化妆品微胶囊

目前，许多化妆品采用微胶囊技术是由于特殊需要将化妆品中某些原料包封起来,从而起到原料缓释、遮盖、助渗透等作用。化妆品添加剂微胶囊化后，可以使化妆品添加剂即时、缓慢释放；使有效成分更加稳定；保护皮肤免受特殊添加剂的刺激；还可以遮盖不雅颜色。以活性酶、色素紫外线吸收剂、皮肤润湿剂制成的微胶囊产品可以透过表皮的障碍层(如死细胞层)而进入表皮以下的深层组织，持续释放活性物质，持久护理皮肤。粉底、眼影、洗面奶、清洗指甲油用溶剂等常采用微胶囊技术。粉底化妆品的微胶囊在适当的压力下破裂，即可涂到需要它的皮肤上。清洗指甲油用溶剂制成微胶囊，涂在指甲上，在一定压力下释放溶剂，洗去指甲油。

3.3 洗涤用品微胶囊

洗涤剂中常含增白剂、漂白剂、去污剂、表面活性剂、纤维柔软剂及蛋白酶等活性成分,这些活性成分都可作为芯材进行微胶囊化处理,以保护敏感成分免受光、热、湿、氧化、紫外线的负面影响或在贮存中引起的损失,便于加工、处理、包装和运输[14,15]。

有大量水分的液体洗涤剂中,蛋白酶能降解蛋白质的活性,但对于其它共存的复配酶是威胁[16]。将蛋白酶微胶囊化后,可阻止蛋白酶对其它酶的降解作用，其使用时胶囊破裂,才释放出酶,分解有机污垢,从而提高洗涤效果。过碳酸钠是一种含氧漂白剂,属于绿色助剂。它不破坏纤维,不引起纤维泛黄,不需要高温释氧。但是稳定性差,少量的湿气就引起分解,微量的铁、铜、钴和其它重金属离子均会加速其分解,合成沸石对其分解有着严重的催化作用。过碳酸钠漂白剂微胶囊化后呈颗粒状，易流动，不凝聚，可以避免在贮存过程中分解，不破坏纺织物[17]。

4 结语

能够改善物质性能的微胶囊新技术，将给人们提供许多新型产品，满足人们各种需求，不断提高人们的生活质量，具有广阔应用前景。目前，微胶囊的研究重点是其稳定性、释放性等。日用化学品微胶囊应注意壁材的可降解性，确保其不污染环境。开发安全无毒、环境友好、价格低廉的微胶囊将是微胶囊在日用化学品应用研究中的重点之一。

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