[發明專利]一種納米纖維素晶體改性氨基樹脂微膠囊的制備方法

在審

• 申請號: 201710281683.6
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107243305A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 呂少一;韓申杰;傅峰;胡拉;陳志林
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: B01J13/10
• 分類號: B01J13/10
• 代理公司: 北京衛智暢科專利代理事務所(普通合伙)11557
• 代理人: 唐維鐵

技術領域

本發明涉及材料合成方法，具體的是一種納米纖維素晶體改性氨基樹脂微膠囊的制備方法。

背景技術

微膠囊技術是一種將固體、液體或氣體包封形成微小粒子的保護技術，廣泛應用于醫藥、化妝品、食品、紡織及先進材料等領域。微膠囊技術的優勢在于可以實現芯材物質的完全包覆，使其與外界環境隔離，同時仍能保留其原有特性。選擇適宜的壁材及工藝條件，可以滿足芯材物質緩慢釋放、瞬間釋放或持久保存的需求。

微膠囊一般由壁材(包裹材料)和芯材(被包裹材料)組成，其中壁材是決定微膠囊物理力學性能、穩定性及耐久性的主要組分。微膠囊壁材物質的種類有很多，包括天然高分子材料、半合成高分子材料、合成高分子材料以及無機材料四大類。其中三聚氰胺-甲醛、尿素-甲醛等氨基樹脂壁材具有價格低廉、成膜性好以及力學性能優良等優點，廣泛應用于包覆阻燃劑、相變材料、光敏或熱敏變色劑、電子墨水和膠粘劑固化劑等芯材物質。氨基樹脂壁材雖然具有較優的力學性能和致密性，然而在某些使用條件更為苛刻的應用場合，其性能仍有待進一步提高。

納米纖維素質輕、力學性能優異、透光性佳、熱膨脹系數低，且具有生物降解性和可再生性，與其他納米增強材料相比具有獨特的優勢。依據結晶度和尺寸大小的不同，納米纖維素可分為纖維素納米纖維(cellulose nanofiber，CNF)和納米纖維素結晶(nanocellulose crystal，NCC)兩類。有文獻報道中將CNF作為氨基樹脂相變微膠囊的壁材改性劑。然而，由于CNF長度達數百微米，難于均勻分散在微膠囊(粒徑小于1000微米)的壁材中，所制備微膠囊的形態和分散性較差。與CNF相比，NCC具有更小的尺寸(長度僅為數百納米)、更高的結晶度和更優異的力學性能，作為增強材料添加到各種聚合物材料中可以明顯提高材料的力學性能，具有非常好的發展前景。NCC表面的羥基等化學基團可以與氨基樹脂形成化學結合。此外，利用硫酸法制備的NCC由于引入了硫酸根基團而表現出負電性，在靜電吸引作用下可以與顯正電性的氨基樹脂預聚物分子實現良好結合。因此，NCC作為一種新型的納米級壁材增強單元，在氨基樹脂微膠囊的改性中具有很大的應用潛力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種納米纖維素晶體改性氨基樹脂微膠囊的制備方法。NCC的加入可提高普通氨基樹脂微膠囊的力學強度，使其滿足更多應用場合的使用需求。

本發明的方案是：

一種納米纖維素晶體改性氨基樹脂微膠囊的制備方法,包括以下步驟：

1)將三聚氰胺、尿素中的一種或兩種，甲醛溶液，以及蒸餾水混合，用碳酸鈉或氫氧化鈉溶液調節pH，在一定時間保溫反應制備氨基樹脂預聚物；

2)將步驟1)制成的氨基樹脂預聚物中加入適量NCC與蒸餾水，配制成NCC懸浮液，利用超聲波破碎儀對其進行分散處理；

3)將步驟2)制成的將NCC懸浮液、苯乙烯-馬來酸酐共聚物溶液和蒸餾水混合制得連續相，加入芯材后乳化分散一段時間，用鄰苯二甲酸氫鉀溶液調節pH，一定溫度條件下保溫反應，制得微膠囊懸浮液；

4)懸浮液經稀釋、過濾和干燥后，得到粉末狀微膠囊產品。

作為優選的技術方案，所述步驟1)中選用所述三聚氰胺時，所述三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1:2～1:4，選用所述尿素，所述尿素與甲醛的摩爾比為1:1～1:2，當所述三聚氰胺與所述尿素共用時，所述三聚氰胺、尿素與甲醛的摩爾比為1:2～3:5～6，所述氨基樹脂預聚物的質量分數為30％～50％。

作為優選的技術方案，所述步驟1)中所述碳酸鈉或氫氧化鈉溶液調節pH為8.0～10.0，所述保溫的溫度為60～80℃，所述反應時間為0.5～1.5h。

作為優選的技術方案，所述步驟2)中配置的NCC懸浮液濃度為0.05％～0.15％。

作為優選的技術方案，所述步驟2)使用超聲波破碎儀時，超聲的功率為200～400W，超聲工作時間為2～5s，超聲工作時間間隔時間2～5s，超聲工作共計時間為10～30min。

作為優選的技術方案，所述步驟3)中加入芯材后乳化分散時間為10～30min，鄰苯二甲酸氫鉀溶液質量分數5％～15％，鄰苯二甲酸氫鉀溶液調節pH至4.5～6.0，反應溫度為70～80℃，反應時間為1.5～3.0h。

作為優選的技術方案，所述步驟3)中所述連續相中氨基樹脂的質量分數為4％～8％，NCC的質量分數為0.03％～0.3％；所述芯材與連續相的體積比為1:3～1:10。