全 文 ：第 34 卷第 4 期 中南民族大学学报(自然科学版) Vol． 34 No． 4
2015 年 12 月 Journal of South-Central University for Nationalities(Nat． Sci． Edition) Dec． 2015
收稿日期 2015-08-26
作者简介 洪宗国(1958-)，教授，研究方向:纳米包装． E-mail:hongzongguo@ aliyun． com
基金项目 中南民族大学学术团队 (XTZ15013)，横向项目(PHZY13035)
亚麻油微胶囊的制备研究
洪宗国，余莹莹，杨伊菲，石 淼
(中南民族大学 药学院，武汉 430074)
摘 要 目的:制备亚麻油微胶囊，考察其影响因素，找出最优方案．方法:采用单凝聚法，以明胶为囊材制备亚麻
油微胶囊，观察其形态、分析其粒径．结果:获得圆球形、平均粒径 19μm，且分布较均匀的亚麻油微囊．意义:作为一
种干性油，亚麻油微型胶囊可应用于汽车涂料中产生自愈效果，可开发汽车自愈涂料．
关键词 亚麻油;微胶囊;制备研究;自愈合
中图分类号 Ｒ944． 5;TQ630． 6 文献标识码 A 文章编号 1672-4321(2015)04-0050-03
Study on Preparation of Linseed Oil Microcapsules
Hong Zongguo，Yu Yingying，Yang Yifei，Shi Miao
(South-Central University for Naitonalities，College of Pharmacy，Wuhan 430074，China)
Abstract Objective:Study on the preparation of Linseed oil microcapsules． Find out the optimal preparation plan by
investigating the possible related factors． Methods:Examine the morphology and sizes of the microcapsules coated with
gelatin using simple coacervation method． Ｒesults:Get spherical linseed oil microcapsules with narrow size distribution on
average diameter 19μm． Conclusions:As a kind of drying oil，linseed oil microcapsules can be used for self-healing
coatings of cars，which can develop automotive self-healing coatings．
Keywords linseed oil;microcapsules;preparation;self-healing
自愈合涂料将含有修复剂的微胶囊作为其组分，
涂层被划伤后，微囊破裂，内部填充的修复剂释放到划
伤区，通过不同机制对划伤区进行修复，从而延长涂料
的寿命． Suryanarayana［1］、Samadzadeh 等［2］分别采用一
步法制备了用脲醛树脂包裹半干性、干性油的微胶囊
用于涂料的自愈合，制备的微胶囊粒径约在 40 ～ 400
μm;Yang等［3，4］利用界面聚合制备了应用于防腐蚀涂
料的聚氨酯包覆异氰酸酯单体的微胶囊． 张秋禹
等［5，6］用脲醛树脂包裹乙烯基硅油．
汽车作为交通工具被人们广泛使用，高档汽车
无不具有光亮的涂层．这种涂层由于裸露，最容易划
伤，修复起来费时费力，汽车自愈涂料的开发可以解
决这一难题．姜美佳等［7］以聚三聚氰胺-甲醛树脂为
囊壁，自干型成膜物质为囊芯，成功制备出粒径较小
具有自愈合功能的微胶囊． 由于汽车涂层一般小于
50μm，故微胶囊的粒径应当尽可能小． 同时微胶囊
应当表面光滑，以避免漆膜表面光散射，影响外观．
亚麻油是天然的干性油，干燥后的涂膜不会软
化，且很难被溶剂溶解，故广泛使用于涂料、油墨和
印刷等行业中．将亚麻油微胶囊化后添加到涂料中，
可用于研发新的汽车自愈漆．目前，已有制备亚麻油
微胶囊相关报道［1，8-12］，但其外观与粒径不能适应汽
车自愈涂料的要求．本实验拟以明胶为壁材，采用单
凝聚法制备出表面光滑、粒径合适的微囊．
1 材料和方法
1． 1 试剂和仪器
亚麻油(由叶氏化工研发(上海)有限公司提
供)，无水硫酸钠(分析纯，国药集团化学试剂有限
公司)，氢氧化钠(分析纯，国药集团化学试剂有限
公司)，甲醛(分析纯，国药集团化学试剂有限公
司)，明胶(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，
超纯水(电阻率 18． 25MΩ·cm)．
CP213 型电子天平(奥豪斯仪器(上海)有限公
司)，ZNCL-GS型恒温加热磁力搅拌器(河南爱博特
科技发展有限公司 )，SHZ-3(Ⅲ)型循环水式真空
泵(河南省予华仪器有限公司)，XD30 细胞培养用
显微镜(宁波舜宇仪器有限公司)，HL-1S 恒流泵
(上海沪西分析仪器厂有限公司)．
1． 2 单凝聚法制备微胶囊工艺
取一定量明胶固体于烧杯中，加适量水溶胀后，
于 40℃溶解制得 3%明胶溶液． 在一定温度下，将
0． 2g 亚麻油分散在 20mL 上述明胶溶液中制成乳
液．搅拌条件下缓慢加入 20%硫酸钠溶液，于显微
镜下观察成囊情况，待成囊后记录 20%硫酸钠溶液
使用量，随后加入 150mL 13%的硫酸钠溶液作为稀
释液，不断搅拌，并降温至 15℃，缓慢滴加 37%甲醛
0． 3mL，用氢氧化钠溶液调节 pH 值至 9． 0，固化
30min，抽滤水洗至无甲醛味，冷冻干燥后得亚麻油
微型胶囊．
1． 3 实验条件的优化
在大量预实验基础上确定关键影响因素，选用
L9(34)正交试验设计方案进行实验，方案见表 1．将
实验所得的微囊样品置于显微镜下用自然光进行拍
照，再对图片中的微囊进行粒径统计．以微囊的外观
和粒径分布为指标，考察得出最佳实验条件．
表 1 试验的因素和水平
Tab． 1 Test factors and levels
水平
影响因素
明胶浓度 /% 成囊温度 /℃ 搅拌速度 /(r /min)
1 3 40 600
2 4 45 700
3 5 50 800
2 实验结果
2． 1 亚麻油微胶囊显微拍照结果
在显微镜下对样品进行观察，并拍照，对样品形
貌进行观察;取不同视野，统计 500 个微囊的粒径大
小，分析粒径分布． 由图 1 可见，最佳条件下微囊内
部多核，表面光滑，形态圆整，分布较均匀，对其平均
囊径进行统计，为 19μm，小于 25μm的占 91． 8% ．
图 1 最佳条件下制备的亚麻油微胶囊形貌与粒径分布
Fig． 1 Morphology and size distribution of the microcapsules
prepared under the optimum conditions
2． 2 微胶囊制备工艺优化的分析
取适量微囊固体粉末，溶解在水中，均匀涂布在
载玻片上，于光学显微镜下观察．以微囊的外观和粒
径分布为指标，对正交实验结果进行分析． 9 组实验
中所获微囊外观均较圆整，分散性较好，结果见图
2．微囊在水中会略微溶胀，粒径变大，以直径为 0 ～
50μm微囊占总数比例为实验评分标准，统计，结果
见图 3．正交试验结果见表 2． 从表 2 可知，明胶浓
度、成囊温度、搅拌速度 3 个因素对亚麻油微胶囊的
制备工艺影响依次减弱．最佳条件为 3%明胶溶液、
40℃、700r /min．按照此条件重复三次，结果稳定，囊
形圆整，数量多，粒径小且相对均匀，分散好．
表 2 正交实验结果分析
Tab． 2 Test plan and results analysis
序号 明胶浓度 /% 成囊温度 /℃ 搅拌速度 /(r /min) 实验结果
1 1 1 1 0． 954
2 1 2 2 0． 79
3 1 3 3 0． 32
4 2 1 2 0． 348
5 2 2 3 0． 288
6 2 3 1 0． 134
7 3 1 3 0． 402
8 3 2 1 0． 152
9 3 3 2 0． 314
均值 1 0． 688 0． 568 0． 413
均值 2 0． 257 0． 410 0． 484
均值 3 0． 289 0． 256 0． 337
极差 0． 431 0． 312 0． 147
15第 4 期 洪宗国，等:亚麻油微胶囊的制备研究
图 2 亚麻油微囊显微图
Fig． 2 Micrograph of linseed microcapsules
图 3 亚麻油微囊粒径分布
Fig． 3 Size distribution of linseed microcapsules
3 讨论
3． 1 不同浓度明胶溶液对微胶囊粒径及外貌的
影响
本实验采用天然高分子材料明胶作为壁材，明
胶浓度对亚麻油微型胶囊的粒径大小的影响在所有
被考察的因素中最大．实验中固定其他因素，分别选
取浓度为 2%、3%、4%、5%的明胶制备亚麻油微型
胶囊，发现随着明胶浓度的增大，亚麻油微囊的粒径
分布向大粒径方向移动，且粒径分散程度变大．实验
结果表明:明胶浓度以 3%为佳．
3． 2 温度对微胶囊粒径及外貌的影响
实验利用明胶本身的乳化作用对亚麻油进行乳
化．温度对乳化效果略有影响，40℃以上有利于微型
胶囊的形成．实验考察了 40℃、45℃、50℃时明胶微
囊的囊形及粒径变化．发现随着温度的增加，粒径逐
渐增大．实验最终确定 40℃为宜．
3． 3 不同搅拌速率对微胶囊粒径及外貌的影响
搅拌速度对实验有影响．在实验过程中，搅拌快
慢，搅拌深浅都会影响实验结果，在一定范围内，速
度越快，粒径越小;在 700r /min 以下，随着转速的提
高，机械搅拌提供的剪切力变大，有利于囊芯的分
散;而当转速高于 700r /min 时，囊芯分散液之间的
相互碰撞增强，囊芯分散液在高剪切作用下容易聚
并，所以搅拌速率的提高对分散液粒径的减小没有
进一步的帮助．
3． 4 硫酸钠用量对微胶囊粒径和外貌的影响
微囊制备中明胶收缩包裹于芯材上是成囊关
键．由于水和絮凝剂的作用，导致体系中微囊壁材的
溶解度降低，产生相分离，壁材从体系中凝聚出来并
包覆芯材形成微囊．不同絮凝剂，对絮凝的程度影响
很大，对于大分子溶液的絮凝通常可以根据改变温
度或加入非溶剂来实现，也可以选择加入无机电解
质作为絮凝剂，来达到大分子的絮凝，所选电解质的
浓度必须要高，这与盐析作用有关． 实验中以 20%
的硫酸钠为絮凝剂． 考察了成囊体系中需要使用硫
酸钠的最佳用量． 本实验最终确定使用 32mL 20%
硫酸钠溶液可得到较好的囊形，此时体系中硫酸钠
浓度较为适宜．低于或过高于该浓度都不利于形成
理想的微囊．浓度过低或者过高，不成囊． 非最佳条
件下，多为非圆球囊或粒径过大．
3． 5 其他因素对微胶囊粒径和外貌的影响
实验中以甲醛为交联剂．甲醛与明胶的交联反
应在低温下较适宜． 碱性条件有利于交联反应的进
行，最佳 pH值为 8 ～ 9．甲醛用量少，交联不完全;甲
醛用量多，可能产生囊间交联．固化时间对交联强度
也有影响，在保证交联完全的情况下尽量缩短时间．
3． 6 亚麻油微胶囊的应用
本实验采用单凝聚法制备亚麻油微胶囊，微胶
囊表面光滑，平均粒径在 19μm．将亚麻油微囊添加
到涂料中，当涂膜被划伤，微囊破裂，亚麻油可将划
伤处修复，为开发新型自愈合涂料提供了物质基础
和实践指导．
(下转第 88 页)
25 中南民族大学学报(自然科学版) 第 34 卷
［5］的数据重构耗时最少．而文献［6］和本文方法由
于采取直接编码，因此相比于文献［5］而言，构造方
法更灵活，编码耗时大大的降低． 在节点修复方面，
三者的耗时相当．另外，本文方法的数据重构代码复
用率高，实现简单，复杂度相对于文献［6］方法也有
降低．
3 结语
本文设计了一种基于矩阵实现的(其中)的
MSＲ码的构造方法，主要优势体现在:(1)所需编码
矩阵和数据矩阵比较小，因此运算的复杂度较低;
(2)能够有效的减少数据重构复杂度，同时参数的
选择比较灵活;(3)实现过程中代码的复用性较高，
不需要额外的操作，实现简单．
参 考 文 献
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櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖櫖
830-834．
(上接第 52 页)
参 考 文 献
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