驱蚊微胶囊的制备及对粘胶面料的功能整理1

2018-05-03杨陈

纤维素科学与技术 2018年1期

杨陈

（江西服装学院，江西南昌 330201）

全球发现的蚊子种类多达3 000种，是登革热、疟疾、黄热病及丝虫病等其他病原体的中间寄主，因此蚊虫的防治历来被作为疾病传播的一个重要环节。目前，驱蚊技术主要集中在物理隔离与化学药剂产生挥发性气体进行驱蚊，前者对人体无害，但受到使用空间与时间的限制，而后者虽然具有较好的蚊虫防治效果，但也给人们的健康也带来了巨大的隐患。研究发现很多植物所提炼的天然精油具有较好的驱蚊效果，对人体无害，是理想的驱蚊材料，目前研究最多的天然植物提取液有香茅、薰衣草、艾叶等[1-2]。

本文通过制备青蒿挥发油驱蚊微胶囊（下文均以ANMM代替表述），利用ANMM对粘胶织物进行防蚊整理并测试整理前后织物性能，为新型防蚊面料的开发提供参考。

1 实验

1.1 材料与试剂

材料：粘胶纤维面料（平纹结构、纱线粗细为18.2 tex、捻度为94捻/10 cm，经纬纱线密度分别为356根/10 cm，284根/10 cm）、青蒿（重庆市丰都县付氏青蒿种植基地）。

试剂：司本-80（辛集市信友化工有限公司）、十二烷基苯磺酸钠（郑州优然化工原料有限公司）、海藻酸钠（郑州生裕化工产品有限公司）、乙酸（郑州皇朝化工产品有限公司）、壳聚糖（南通兴成生物制品厂）、戊二醛（山东安尔化工有限公司）、氢氧化钠（天津鹏坤化工有限公司）、吐温 80表面活性剂（上海圆创生物科技有限公司）、碳酸钠（沧州兴友化工产品有限公司），以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

SFE-2000-2超临界萃取仪（美国应用分离公司）、ZKY-303BS中药超微粉碎机（北京中科浩宇科技发展有限公司）、ME104E电子分析天平（METTLER TOLEDO公司）、GUIGO-88-IIN超声波细胞粉碎机（上海桂戈实业有限公司）、D2010W电动搅拌器（上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司）、QL-1076全自动激光粒度分析仪（厦门群隆仪器有限公司；测验规模 0.1～600 μm（全量程无缝测验））、LRHS-101B-LH恒温恒湿检测试验箱（上海林频仪器股份有限公司）、A231502电热恒温干燥箱（上海艾测电子科技有限公司）、JJ-2000Y精密电子天平（北京凯迪莱特仪器设备有限公司）、INSTRON5590万能材料试验机（美国英斯特朗公司）、Nucybertek Phabromet 智能风格仪（美国Nucybertek公司）、WSB-2C荧光白度仪（上海平轩科学仪器有限公司）。

1.3 试样准备与测试

1.3.1 青蒿挥发油的提取与ANMM的制备

将青蒿植物去除根叶、烘干、粉碎后，使用超临界萃取仪在二氧化碳中超临界萃取，萃取条件：压力30 MPa，温度60℃的条件下萃取2 h，即制备青篙挥发油。将制备的一定浓度的青蒿挥发油加入司本-80，并将蒸馏水加入吐温-80中，其中司本-80与吐温-80质量比为8∶1，两者均充分溶解搅拌均匀、混合后投入到超声波细胞粉碎机在功率为300 W的条件下乳化15 min制备青蒿挥发油乳液。取质量分数为2%的壳聚糖溶液加入到青蒿挥发油乳液中超声处理20 min后，使用乙酸调节pH值至3.0，缓缓加入十二烷基苯磺酸钠/海藻酸钠混合水溶液，再次调节pH至3.0后，在600 r/min转速，并在40℃的恒温水浴中搅拌30 min后在混合溶液中加入少量的戊二醛交联固化60 min，制得青蒿挥发油微胶囊悬浊液，并利用喷雾干燥悬浊液即得 ANMM，其中通过芯、壁的用量使得在各质量浓度条件下制备的微胶囊芯、壁材的体积比分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1 和 5∶1。

1.3.2 平均粒径测试

利用QL-1076全自动激光粒度分析仪对制备的ANMM的平均粒径尺寸进行测试，通过测试数值计算粒径测试值的平均值。

1.3.3 面料驱蚊整理

将上述微胶囊配置成10 g/L，交联剂20 g/L的整理液后按照如下工艺对粘胶纤维面料进行驱蚊整理：粘胶纤维面料在整理液浸渍（浸渍时长15 min）→浸轧整理液（两浸两轧，带液率为65%）→预烘（预烘温度为80℃，时长为5 min）→焙烘（焙烘温度为130℃，时长为3 min）→水洗后自然晾干。

1.3.4 面料性能测试

利用INSTRON5590万能材料试验机、WSB-2C荧光白度仪与Nucybertek Phabromet 智能风格仪测试ANMM 整理前后粘胶面料的白度、折皱回复角、断裂强力、硬挺度、柔软度及光滑度指标，且所有测试试样均在 105℃干燥至恒重后再20℃、65%湿度条件下调湿 24 h后依次按照各指标的国家测试标准进行测试。

1.3.5 驱蚊效果测试

本文的驱蚊效果装置采用蒋月亚的自制驱蚊测试装置设计方案[3]，装置示意图如图1所示。将经ANMM整理的粘胶纤维面料静放到A腔中，未经整理的粘胶纤维面料静放在C腔中，在B腔中放入50只雌性伊蚊，抽取隔板十分钟后观察A腔与C腔中的蚊子的数量，并依据公式1计算面料的驱蚊率。将ANMM整理后的粘胶纤维面料在浴比1∶50、碳酸钠1 g/L，洗衣粉4 g/L，水温25℃的条件下水洗30 min后自然风干，再次按照上述测试方法测试整理后该面料的驱蚊效果。

式中：NA为A腔中雌性伊蚊数量，只；NC为C腔中雌性伊蚊数量，只。

图1 驱蚊装置示意图

2 结果与讨论

2.1 芯壁体积对粒径的影响

ANMM粒径分布图如图2所示，从图2可以看出，当芯壁体积比为2∶1时粒径偏小，对不同芯壁比例的ANMM粒径计算平均值，得ANMM平均粒径与芯壁体积比测试关系如图3所示，从图3可以看出，随着青蒿挥发油素ANMM芯壁体积比的增加，其平均粒径在2∶1时出现稍微降低，在达到最低值之后，又呈现了正相关。

图2 ANMM粒径分布图

图3 ANMM平均粒径与芯壁体积比测试关系

2.2 芯壁体积对面料性能的影响

ANMM整理前后粘胶纤维面料的性能测试结果如表1所示。从测试结果可以看出，ANMM整理后的粘胶纤维面料的白度、折皱回复角、断裂强力与光滑度相比整理前均有所下降；芯壁体积比为 2∶1的ANMM整理后的粘胶纤维面料的白度、折皱回复角、断裂强力与光滑度均高于其他芯壁体积比的ANMM整理后的面料；粘胶纤维面料的硬挺度随着整理剂ANMM芯壁体积比的增加而增加。上述指标的变化主要是由于：ANMM的白度不及漂白后的粘胶纤维面料，当粘胶纤维面料经ANMM整理后致使面料的白度降低；当ANMM芯壁体积比为2∶1时，ANMM体积最小，经该比例ANMM整理后的粘胶纤维面料表面ANMM分布更加均匀，光滑度更好，对面料的白度、折皱回复角与硬挺度影响最小；同时ANMM的体积最小，使得一部分ANMM进入面料结构内部，延缓了由于粘胶纤维面料表面ANMM整理所造成的面料延伸性降低，断裂强力下降。综述所示，ANMM体积越小对粘胶纤维面料整理后的性能影响最小。

表1 ANMM整理前后粘胶纤维面料的性能测试结果

2.3 面料驱蚊测试

ANMM整理前后粘胶纤维面料驱蚊率测试结果如图4所示。从图4可以看出，洗涤前的ANMM整理粘胶纤维面料的驱蚊率随着ANMM芯壁体积比的增加不断增加。这是由于ANMM芯体积的增加导致单位体积内青蒿提取液含量的增加，驱蚊效果也随之增加。面料的驱蚊效果在洗涤后均得到不同程度的降低，经芯壁体积比为2∶1的ANMM整理的粘胶纤维面料的驱蚊效果下降最小，且驱蚊效果比其他比例的粘胶纤维面料洗涤后的驱蚊效果还要高，这是由于按芯壁体积比为2∶1制备的ANMM的体积较小，能够更好地与粘胶纤维面料交联，从而保证了驱蚊效果的稳定性。

图4 ANMM整理前后粘胶纤维面料驱蚊率测试结果

2.4 芯壁体积比优化探讨

从上述的测试分析中可以看出，ANMM的芯壁比例能够直径影响ANMM的粒径大小，而粒径大小又与整理粘胶纤维面料的服用性能与驱蚊效果有直接关系。芯壁比例的增加，即单位体积壁材所包裹的青蒿挥发油相对用量增加，不仅造成ANMM囊壁厚度减小，也造成了ANMM粒径的增加，减小了ANMM的结构强度；若ANMM芯壁比例过小，则造成单位体积壁材所包裹的青蒿挥发油相对用量太少，从而致使ANMM驱蚊效果的降低[3]。结合上述粘胶纤维面料ANMM整理前后的服用性能与驱蚊效果可知，ANMM的芯壁比为2∶1时，ANMM粒径最小，且整理后的粘胶纤维面料在保持了面料服用性能的同时，还兼有良好的驱蚊效果，因此ANMM的芯壁比为2∶1为最佳比例。