CN104693774B - 一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶及其制备方法，按质量百分比，聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶原料包括：聚乙二醇双丙烯酸酯10.0‑40.0％，香精微胶囊4.0‑6.0％，引发剂0.4‑0.6％，去离子水53.4‑85.6％。制备：将聚乙二醇双丙烯酸酯溶于去离子水中，通入一段时间N2，然后加入包埋香精的微胶囊，在引发剂的作用下得到具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶。本发明通过添加微胶囊既起到了增香的作用，又避免了水凝胶制备过程中催化剂的使用，简化了制备流程。

Description

一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶及其制备 方法
技术领域
本发明属于水凝胶材料及其制备领域，特别涉及一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶及其制备方法。
背景技术
聚乙二醇是通过美国食品与药品管理局认证的一种聚醚型的水溶性高分子化合物。由于该化合物具有低毒性、生物相容性以及在生物体内不产生毒副作用等优点而被广泛地应用于化工、食品、纺织、医药等与人体息息相关的领域。此外，聚乙二醇的分子量从几百到几万变化，故其应用范围很宽。同时聚乙二醇分子链末端为羟基，在工业应用中，可以较容易地将其修饰，得到不同功能的聚乙二醇单体，例如将氨基接枝于聚乙二醇分子上，使反应活性大大提高，而且与羧基反应生成的酰胺键比羟基和羧基反应生成的酯键稳定性要好。
水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子聚合物与水组成的多元体系。这种多元体系由于交联作用的存在，可以吸收大量的水而不会溶于水中，是自然界普遍存在的一种物质。生物体的许多部分就是由高分子水凝胶构成的。兼有液体形态和固体形态的水凝胶具有溶胀性、机械性、渗透性、表面特性等，这些性质为水凝胶在新型医疗器件、超吸水材料、个人护理等领域提供了广泛地应用前景。
香精微胶囊即以香精为芯材的微米级胶囊。香精主要由醇、酐、酯、酮等几十种不同的成分组成，其挥发性很强且亲水性较高。香精的微胶囊化1.克服许多外界因素，如pH值的变化、压力的变化、温度的变化等对香精的影响；2.香精挥发损失受到抑制，香气保留完整，从而提高了香精贮藏和使用的稳定性；3.可达到控制释放的效果，可使产品香气持久并稳定；4.提高香精的耐氧、耐热、耐光的能力，增强其稳定性；5.可改变香精的物理状态从而使其在工业生产中应用更加广泛。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶及其制备方法，本发明的制备方法条件温和，工艺简单易控，制备出的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶机械强度高并且具有薄荷香味，存在一定的药用价值。本发明拓宽了传统水凝胶的应用空间，并且具有芳香气味，令人心情舒畅，这正满足了人们对物质需要的追求趋势。
本发明的一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶，按质量百分比，聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶原料包括：聚乙二醇双丙烯酸酯10.0-40.0％，香精微胶囊4.0-6.0％，引发剂0.4-0.6％，去离子水53.4-85.6％。
所述香精微胶囊：以聚脲为壳材包裹香精的微胶囊。
所述引发剂为过硫酸铵APS或过硫酸钾KPS。
本发明的一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶的制备方法，包括：
(1)乳化剂水溶液中加入去离子水，搅拌均匀，得到水相；将二异氰酸酯、香精混合，搅拌，得到油相；其中乳化剂水溶液和去离子水的质量比为16.6-50.0:46.6-80.0；
(2)将油相加入至水相中，均质机剪切，得到水包油型乳液，然后滴加入二胺水溶液，30-40℃条件下恒温搅拌20-30min，升温至50-60℃，恒温搅拌1.5-2.5h，得到香精微胶囊；其中二异氰酸酯MDI、香精、二胺的质量比为2.5-4.5:10.0-40.0:0.5-2.5；
(3)将聚乙二醇双丙烯酸酯和去离子水混合，搅拌混匀，得到聚乙二醇双丙烯酸酯溶液，然后加入步骤(2)所得香精微胶囊，在氮气氛围中搅拌1-3h，加入引发剂，2-4h，即得聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶。
所述步骤(1)中乳化剂水溶液的质量百分浓度为6％。
所述步骤(1)中二异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI。
所述步骤(1)中乳化剂为烷基苯磺酸盐与甲醛的聚合物(D-425)(南京捷润科技有限公司)，香精为薄荷素油。
所述步骤(2)中均质机转速为4000-10000rpm，剪切时间为3-5min。
所述步骤(2)中二胺水溶液的浓度为40wt％，二胺为1,6-己烷二胺HMDA。
香精微胶囊的制备：油相是由二异氰酸酯和香精组成；水相是由乳化剂、二胺和去离子水组成；制备工艺为将油相、水相充分混合后，在均质机的高速剪切作用下形成乳液，在55℃下，二异氰酸酯和二胺在形成的乳液液滴的油水界面发生聚合反应生成聚脲外壳，从而将香精包覆在其中形成微胶囊。
有益效果
(1)本发明以聚乙二醇为原料制备水凝胶，利用该化合物制备的水凝胶具有低毒性、生物相容性以及在生物体内不产生毒副作用等优点；此外，聚乙二醇的分子量从几百到几万变化，故其应用范围很宽，同时聚乙二醇分子链末端为羟基，在工业应用中，可以较容易地将其修饰，得到不同功能的聚乙二醇单体，因而可得到许多结构及功能不同的水凝胶；
(2)本发明添加的香精微胶囊为薄荷素油微胶囊；薄荷素油为薄荷油脱脑后的成分，其组成中含有左旋薄荷醇、乙酸薄荷酯以及薄荷酮等，薄荷素油的加入不仅提供了芳香气味，而且简化了聚乙二醇水凝胶的制备步骤；
(3)本发明的制备方法条件温和，工艺简单易控，制备出的聚乙二醇水凝胶机械强度高并且具有薄荷香味，存在一定的药用价值。本发明拓宽了传统水凝胶的应用空间，并且具有芳香气味，令人心情舒畅，这正满足了人们对物质需要的追求趋势。
附图说明
图1为聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶对照图，其中a为对比例1，b为实施例1；
图2为聚乙二醇双丙烯酸酯是凝胶对照图，其中a为对比例1，b为实施例2。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
对比例1
(1)将10.0g聚乙二醇双丙烯酸酯和85.6g去离子水混合，搅拌至完全互溶；
(2)向上述溶液中加入0.4g APS，在N2环境下搅拌1～3h；
(3)向上述溶液中加入0.4g Na2S2O4，2～4h即可形成聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶。
实施例1
(1)制备香精微胶囊：
a水相的配制
称取6.0g乳化剂烷基苯磺酸盐与甲醛的聚合物(D-425)于烧杯中，加去离子水至100g，在磁力搅拌器作用下搅拌2h，使乳化剂D-425完全溶解，配制成6wt％的乳化剂D-425水溶液，备用。在250ml烧杯中加入16.6g乳化剂D-425水溶液，然后加56.6g去离子水，搅拌均匀，得到水相；
b油相的配制
在100ml烧杯中加入3.2g二异氰酸酯MDI，然后加入20g薄荷素油，搅拌至完全互溶，制得油相；
c乳液的形成
将油相迅速加入至水相中，形成不相溶的混合物。在均质机6600rpm作用下高速剪切约3min，形成水包油型乳液；
d微胶囊的形成
向形成的乳液中滴加3.6g的40wt％的1,6-己烷二胺HMDA水溶液，在35℃下恒温磁力搅拌30min，快速升温至55℃，恒温磁力搅拌2h，即得香精微胶囊浆液；
(2)将10.0g聚乙二醇双丙烯酸酯和85.6g去离子水混合，搅拌至完全互溶；
(3)向上述溶液中加入4.0g步骤(1)所制备的香精微胶囊，在N2环境下搅拌1～3h；
(4)向上述溶液中加入0.4g APS，2～4h即可形成聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶。
实施例2
(1)制备香精微胶囊：
a水相的配制
称取6.0g乳化剂烷基苯磺酸盐与甲醛的聚合物(D-425)于烧杯中，加去离子水至100g，在磁力搅拌器作用下搅拌2h，使乳化剂D-425完全溶解，配制成6wt％的乳化剂D-425水溶液，备用。在250ml烧杯中加入16.6g乳化剂D-425水溶液，然后加36.6g去离子水，搅拌均匀，得到水相；
b油相的配制
在100ml烧杯中加入3.2g二异氰酸酯MDI，然后加入40g薄荷素油，搅拌至完全互溶，制得油相；
c乳液的形成
将油相迅速加入至水相中，形成不相溶的混合物。在均质机6600rpm作用下高速剪切约3min，形成水包油型乳液；
d微胶囊的形成
向形成的乳液中滴加3.6g的40wt％的1,6-己烷二胺HMDA水溶液，在35℃下恒温磁力搅拌30min，快速升温至55℃，恒温磁力搅拌2h，即得香精微胶囊浆液；
(2)将10.0g聚乙二醇双丙烯酸酯和85.6g去离子水混合，搅拌至完全互溶；
(3)向上述溶液中加入4.0g步骤(1)所制备的香精微胶囊，在N2环境下搅拌1～3h；
(4)向上述溶液中加入0.4g APS，2～4h即可形成聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶。

Claims (7)

1.一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶，其特征在于：按质量百分比，聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶原料为：聚乙二醇双丙烯酸酯10.0-40.0％，香精微胶囊4.0-6.0％，引发剂0.4-0.6％，去离子水53.4-85.6％；其中香精微胶囊：以聚脲为壳材香精为芯材被包覆；引发剂为过硫酸铵APS或过硫酸钾KPS。
2.一种如权利要求1所述的具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶的制备方法，包括：
(1)乳化剂水溶液中加入去离子水，搅拌均匀，得到水相；将二异氰酸酯、香精混合，搅拌，得到油相；其中乳化剂水溶液和去离子水的质量比为16.6-50.0:46.6-80.0；
(2)将油相加入至水相中，均质机剪切，得到水包油型乳液，然后滴加入二胺水溶液，30-40℃条件下恒温搅拌20-30min，升温至50-60℃，恒温搅拌1.5-2.5h，得到香精微胶囊；其中二异氰酸酯MDI、香精、二胺的质量比为2.5-4.5:10.0-40.0:0.5-2.5；
(3)将聚乙二醇双丙烯酸酯和去离子水混合，搅拌混匀，得到聚乙二醇双丙烯酸酯溶液，然后加入步骤(2)所得香精微胶囊，在氮气氛围中搅拌1-3h，加入引发剂，2-4h，即得聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中乳化剂水溶液的质量百分浓度为6％。
4.根据权利要求2所述的一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中二异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI。
5.根据权利要求2所述的一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中乳化剂为烷基苯磺酸盐与甲醛的聚合物D-425，香精为薄荷素油。
6.根据权利要求2所述的一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中均质机转速为4000-10000rpm，剪切时间为3-5min。
7.根据权利要求2所述的一种具有芳香气味的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中二胺水溶液的浓度为40wt％，二胺为己二胺HMDA。
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