长效防蚊蚊帐上药非饱和施加工艺的研究及优化

陈 翀，郭建生，王 浩

(东华大学，上海 201620)

长效防蚊蚊帐上药非饱和施加工艺的研究及优化

陈 翀，郭建生，王 浩

(东华大学，上海 201620)

文章主要探索了一种新的非饱和后整理方法——喷涂法，在张力一定的条件下，对工艺过程中进气压力、喷涂距离及车速三个参数进行了研究和优化，使蚊帐获得良好的上药均匀性。

非饱和施加工艺；喷涂；均匀性

长效防蚊蚊帐通过涂层整理使其具有抗蚊虫的功效，不仅可以从空间上对蚊虫进行隔离，防止蚊虫叮咬，还可以发挥药效趋避甚至杀死蚊虫。长效防蚊蚊帐的传统后整理方法有浸渍和浸轧，均为饱和施加。但这两种方法存在不足之处，如浸渍方法整理出的防蚊蚊帐，药物在蚊帐上的均匀性以及在使用过程中的耐久性都不能达到理想的效果；浸轧方法在试验过程中很难达到理想的效果，蚊帐的上药量较难控制[1]。

为了满足世界卫生组织对防蚊蚊帐均匀性的高标准要求，本文探索了一种全新的后整理工艺——喷涂法工艺，旨在利用非饱和施加药物的方法使药物含量达到目标含量，并提高药物在蚊帐上的均匀性。

1 材料与实验方法

1.1 蚊帐的物理参数(见表1)

1.2 药品与实验仪器设备

1.2.1 药品

本试验采用的药品有质量分数为10%的溴氰菊酯悬浮液；胶黏剂(U54)；异辛烷(HPLC级);1，4-二氧六环(HPLC级)；萃取剂(ES)：异辛烷+1，4二氧六环(两种药品按95∶5的比例混合)；内标(IS)：溶于萃取剂的浓度为0.5 mg/mL的邻苯二甲酸二丙酯；溴氰菊酯标准液：溶于萃取剂的浓度为0.6 mg/mL的溴氰菊酯标准品；流动相(MP)：异辛烷+1，4二氧六环(两种药品按95∶5的比例混合)。

表1 实验用蚊帐的物理参数

1.2.2 设备

本试验采用的主要设备有 牵引装置：①前置卷辊，线速度为7 cm/s；②有机玻璃罩：规格为50 cm×50 cm×50 cm，盒顶部(顶部可以打开)正中央有圆形口，直径为3.5 cm，正面长方形孔为40 cm×0.8 cm，背面长方形孔为40 cm×1 cm，两孔正对；③喷枪：日本岩田 W-101手动喷枪；④空压机：胜斯特550 w×2静音无油空压机；⑤高效液相色谱仪：型号为日立 Primaide。

1.3 蚊帐的喷涂整理及药物萃取

首先，将质量分数为10%的溴氰菊酯悬浮液配制成浓度为2 g/300mL的溶液，加入胶黏剂，与溴氰菊酯混合搅拌均匀，胶黏剂的浓度最终为4 g/300mL，将搅拌均匀的整理液置于喷枪涂料罐中[2-3]。

将试验用蚊帐200 cm×40 cm依次穿过有机玻璃罩的入口和出口，再夹入牵引装置的转动辊中，将喷枪枪口置于有机玻璃罩顶面的开孔处，使喷枪与顶面垂直，喷枪进气口与空压机导气管连接，使喷涂在有机玻璃罩中进行。本试验对喷涂工艺进行探索，选定喷涂距离分别为 10 cm、20 cm、30 cm，进气压力为0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MP、0.6 MPa。

实验开始时，启动牵引卷辊，待蚊帐平稳移动后，打开喷枪，将药液与胶黏剂的混合整理液喷洒在蚊帐上。随后将样品放入烘箱烘干，焙烘温度为110℃，烘焙时间为2 min。

对烘干后的蚊帐用剪刀剪取中间部位和两侧部位各0.4 g(取长度方向上不同位置3次求平均值)，用镊子夹取到50 mL的锥形瓶中，取萃取剂(ES)14 mL与内标1 mL，用滴定管分别滴入锥形瓶中，随后进行振荡，对蚊帐上的溴氰菊酯进行萃取[4]。

取少量萃取后的溶液，利用高效液相色谱仪(内标法)对溴氰菊酯的含量进行检测。

2 数据结果及分析

蚊帐中溴氰菊酯含量经高效液相色谱仪(内标法)测定。内标法：通过建立内标液和溴氰菊酯标准液峰面积的比值(Y)与含药量浓度(X)的关系曲线，发现二者关系方程为Y=0.0309X + 0.0546，相关系数R2=0.999，满足线性相关的要求。

求出X的值为溴氰菊酯的浓度(μg/mL),其计算公式为：

溴氰菊酯含量(mg)=15X/1000

图1所示为进气压力0.2 MPa，喷涂距离为10 cm时的峰面积。

图1 进气压力为0.2 MPa，喷涂距离为10 cm时的峰面积

2.1 进气压力和喷涂距离的选择

如表2和表3所示，在不同进气压力和喷涂距离下，蚊帐中间部位和两侧部位溴氰菊酯的含量。

由表2和表3可以看出，当进气压力一定时，喷涂距离为10 cm时，蚊帐的上药量均远小于喷涂距离为20 cm和30 cm时的上药量。说明当喷涂距离较小时，喷枪口与蚊帐的距离很小，气雾反弹比较严重，因而蚊帐上药量较少。当喷涂距离为20 cm和30 cm时，喷涂距离较大，气雾反弹相对较小，上药量较大。

表2 喷涂后蚊帐中间部位溴氰菊酯的含量 单位：(g/kg)

表3 喷涂后蚊帐两侧部位蚊帐溴氰菊酯的含量 单位：(g/kg)

表4为相同进气压力，相同喷涂距离下，中间部位和两侧部位的溴氰菊酯含量偏差率。含量偏差率(%)=[(C中-C边)/ C中]×100%，表征蚊帐上药的均匀性。

从表4中可以看出，当喷涂距离一定时，蚊帐的含量偏差率总是在进气压力为0.3 MPa处取得最小值，即在0.3 MPa时蚊帐的上药均匀性最好。故选择0.3 MPa作为进气压力。当进气压力为0.3 MPa时，喷涂距离为30 cm时，蚊帐的上药均匀性最好，为2.7%。所以选择30 cm为喷涂距离。

表4 中间部位和两侧部位的溴氰菊酯含量偏差率 单位：(%)

2.2 车速的选择

车速即为蚊帐的运行速度，也对蚊帐的上药量及上药均匀性有较大的影响。在进气压力为0.3 MPa，喷涂距离为30 cm时，蚊帐上杀蚊剂的含量偏差率随车速的变化规律如图2所示。

图2 含量偏差率随车速的变化

如图2所示，蚊帐上杀蚊剂的含量偏差率随着车速的增加先变小，在车速为7 cm/s时达到最小值，表明此时蚊帐的上药均匀性好。随后其值随车速的增大而增大，说明蚊帐的上药均匀性越来越差。这是因为在车速较低时，蚊帐的运行速度很慢，雾化后的整理液与相同面积的蚊帐布碰撞作用时间长，气雾反弹更加严重，故上药均匀性受到较大影响。当车速逐渐增大，雾化后的整理液与相同面积的蚊帐布碰撞作用时间更短，蚊帐受气雾反弹影响作用较小，故当车速在1～7 cm/s之间时，随着车速的增加，溴氰菊酯的含量偏差率基本成减小趋势。而当车速在7～20 cm/s之间时，随着车速的提高，溴氰菊酯含量偏差率的值逐渐增大。这是因为当车速较大时，不仅有气雾反弹的影响，蚊帐布与气雾的横向切力作用也逐渐成为影响上药均匀性的主要因素。由于车速的提高，蚊帐布平移速度加快，当雾化的整理液与蚊帐表面接触时收到横向切力与垂直压力的双重作用，再加上蚊帐布表面的不平整性，使气雾反弹的不确定性增加。故当车速在7～20 cm/s之间时，随着车速的提高，溴氰菊酯含量偏差率的值逐渐增大，蚊帐的上药均匀性越来越差。

2.3 浓度的选择

喷涂法制备的防蚊蚊帐可以达到很好的上药均匀性[5]。为了满足世界卫生组织对上药量的要求，要对杀蚊剂的浓度进行选择。一方面要保持较好的均匀性，同时也要保证规定的上药量2.5 g/kg(+25%)。经检测，在进气压力为0.3 MPa、喷涂距离为30 cm、车速为7 cm/s时，蚊帐上药量随药液浓度的变化如图3所示。

图3 蚊帐上药量随药液浓度的变化

由图3可以看到，在其他因子保持不变时，蚊帐的上药量随着药液浓度的增大而成递增趋势。当浓度为0.5 g/300mL时，蚊帐的上药量为2.52 g/kg，是满足世界卫生组织要求的含量值。而当药液浓度为1 g/300mL和1.5 g/300mL时，蚊帐上药量都超过了允许浮动值的上限3.125 g/kg。所以选定0.5 g/300mL为喷涂工艺正交优化的药液浓度。

2.4 喷涂工艺的正交优化

通过对喷涂的各个工艺进行单因子实验，发现对蚊帐上药均匀性影响较大的因素为进气压力(MPa)、喷涂距离(cm)以及车速即蚊帐的平移速度(cm/s)。而且，通过实验从各工艺因素中选取了三个较好的水平，进行正交实验，对三个因素进行优化，得到最佳喷涂工艺参数。因素水平表如表5所示。

表5 因素水平表

鉴于本实验是三因素三水平正交实验，选取合适的正交表进行正交实验，正交结果如表6、图4、图5所示。

由表6可以看出，在药液浓度为0.5 g/300 mL，胶黏剂用量为4 g时，上药量这一指标主要受车速B的影响，其次受进气压力A的影响，喷涂距离C对上药量的影响最小。对上药量影响程度由大到小依次为：B→A→C。

正交实验的上药量都在世界卫生组织要求的范围内，故没有绝对的最佳组合方案，根据含量偏差率这一指标进行选择。

图4 各因素与上药量关系

图5 各因素与含量偏差率关系

再分析含量偏差率这一指标。该指标主要受进气压力A的影响，车速B次之，喷涂距离C影响最小。对上药量影响程度由大到小依次为：A→B→C。

含量偏差率越小，则蚊帐的上药均匀性越好。在A因素中1水平最好，B因素中2水平最好，C因素中3水平最好，故最优组合为A1B2C3。即当进气压力为0.28 MPa，车速为7 cm/s，喷涂距离为32 cm时，蚊帐的上药均匀性最好。

由于正交实验中未出现该水平组合，所以须对其进行验证实验。验证实验参数配置如表6所示。

经验证，该组合下蚊帐的上药量为2.62 g/kg，含量偏差率为3.9%。在满足上药量的同时，也获得了很好的上药均匀性。

表6 正交实验结果

表7 验证实验参数配置

3 结语

本文对喷涂工艺中喷涂距离、进气压力以及车速三个参数进行探究，得到喷涂工艺的最优参数配置：药液浓度为0.5 MPa，胶黏剂用量为4 g/300 mL，进气压力为0.28 MPa，车速为7 cm/s，喷涂距离为32 cm时，蚊帐的上药量达到2.62 g/kg，含量偏差率仅为3.9%，均达到世界卫生组织的要求。

喷涂工艺可根据WHO对防蚊蚊帐上含药量的要求进行工艺参数组合，从而实现“需求量=喷涂量”的非饱和施加。

[1] 杨艳,王朝阳.驱蚊蚊帐的制备和表征[J].合成材料老化与应用,2010,39(1):21—24.

[2] 陈康.高效液相色谱仪基本结构及使用[J].Principle and Operation of Instrument ,2009，24(1)：37—39.

[3] 索红燕.长效防蚊蚊帐耐久性整理工艺研究[D].上海：东华大学，2012.

[4] 李鑫.长效驱蚊蚊帐[J].农药，2008，47(3)：215—216.

[5] 王浩，郭建生，陈翀.固化温度对防蚊蚊帐表面防蚊剂含量的影响研究[J].山东纺织科技，2015，56(2)：52—56.

Research and Optimization on Long-lasting Anti-mosquito Net Finished with Unsaturated Process

ChenChong,GuoJiansheng,WangHao

(Donghua University, Shanghai 201620,China)

The spraying process was explored in this paper. Under the condition of certain tension, parameters such as air pressure, spraying distance and net moving speed were tested, studied and optimized in the process to acquire the best parameters for uniformity.

unsaturated process；spraying; uniformity

2015-01-30

陈 翀(1989—)，男，河北邯郸人，硕士研究生。

TS195.5

A

1009-3028(2015)03-0052-05