CN114643026B - 一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊及其双乳液制备方法 - Google Patents
一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊及其双乳液制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊及其双乳液制备方法,所述包覆精油的温敏性聚合物微胶囊包括精油滴,以及一层包覆在所述精油滴***的温敏特性材料。所述温敏特性材料为聚(N‑异丙基丙烯酰胺)。本发明提供的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液制备方法能够制备出一种从外到内排列的油水油胶囊状结构的双乳液滴,且最外侧包覆有聚合物,且该聚合物为聚(N‑异丙基丙烯酰胺),而这种聚合物本身是温度敏感的,其可通过调控聚(N‑异丙基丙烯酰胺)壳层的性能,从而有效减少精油向环境的扩散和挥发,并实现内部精油的可控释放。本发明还公开了一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及精油制备技术领域,特别涉及一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液制备方法。
背景技术
科技进步正在带动化妆品、个人护理和美容/制药等行业创新产品的开发,特别是在新兴市场,如巴西、中国、印度、印度尼西亚和阿根廷等国家,美容和个人护理行业的增长价值显著。近年来,随着对香薰产品的需求不断增长,扩大和增加其多样性变得尤为重要。其中又以精油的需求最大,精油由于具有淡化疤痕、滋润肌肤、抗菌和镇静特质等功能,使其不仅在精神、生理、及皮肤疾病等方面发挥显著作用,而且在日化洗涤、美妆防晒、食品工业、农药医药等众多领域也有广泛应用。但精油的制取不易,高纯度的精油萃取很难,价格昂贵。同时精油易挥发,对光、热、氧敏感,易与其他组分反应,而且精油的挥发性也会导致其香味逐渐消失。因此迫切需要寻找合适的提纯精油、保护精油物质、提高其稳定性和加工性的方法。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊及其双乳液制备方法,以满足上述需求。
一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊,其包括精油滴,以及一层包覆在所述精油滴***的温敏特性材料。所述温敏特性材料为聚(N-异丙基丙烯酰胺)。
进一步地,所述精油为植物精油。
一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊双乳液制备方法,其包括如下步骤:
STEP101:提供N-异丙基丙烯酰胺单体、过硫酸铵引发剂、吐温80,以及水,并将所述N-异丙基丙烯酰胺单体、过硫酸铵引发剂,吐温80以及水混合形成混合溶液;
STEP102:提供精油,并将该精油加入到步骤STEP101形成的混合溶液中,在室温下搅拌形成水包油乳液;
STEP103:提供含有司班20的矿物油,并将该矿物油加入步骤STEP102形成的水包油乳液中,高速搅拌形成复合乳液;
STEP104:为步骤STEP103形成的复合乳液通入氮气以去除该复合乳液中的氧气;
STEP105:加热步骤STEP104所形成的复合乳液到65℃~75℃以使所述N-异丙基丙烯酰胺单体发聚合反应,从而制得混合有包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液;
STEP106:将STEP105所制得的混合有包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液加入离心机以去除矿物油;
STEP107:将STEP106所得的溶液转移到透析袋中渗析以去除未反应的N-异丙基丙烯酰胺单体和未包覆的精油,从而得到包覆精油的温敏性聚合物微胶囊。
进一步地,在STEP102中,对所述精油以及步骤STEP101形成的混合溶液进行搅拌,其搅拌速度控制在500-2000转每分钟。
进一步地,在STEP103中,对所述水包油乳液与矿物油进行搅拌,搅拌速度控制在1500-2500转每分钟。
进一步地,在STEP101中,还加入交联剂,所述交联剂用于交联所述聚(N-异丙基丙烯酰胺)以使得所述聚(N-异丙基丙烯酰胺)为三维网络结构,以便更好的实现温度响应和精油的可控释放。
进一步地,所述交联剂为N,N-亚甲基双(2-丙烯酰胺)。
与现有技术相比,本发明提供的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液制备方法能够制备出一种从外到内排列的聚合物和精油的微胶囊结构。在使用时该微胶囊被分散在油中,形成油水油的双乳液滴,由于微胶囊结构中的外侧包覆的聚合物为聚(N-异丙基丙烯酰胺),而这种聚合物本身是温度敏感的,其临界转变温度为32℃左右,即可以通过温度调控聚合物链段的伸展和收缩。当温度高于32℃,聚合物链段收缩,聚合物壳层内部精油释放,当温度低于32℃时,聚合物链段伸展,聚合物壳层内部精油封存在内部,即通过调控聚(N-异丙基丙烯酰胺)壳层的性能,从而有效减少精油向环境的扩散和挥发,并实现内部精油的可控释放。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是,此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
所述包覆精油的温敏性聚合物双乳液滴的制备方法包括如下步骤:
STEP101:提供N-异丙基丙烯酰胺单体、过硫酸铵引发剂、吐温80,以及水,并将所述N-异丙基丙烯酰胺单体、过硫酸铵引发剂,吐温80以及水混合形成混合溶液;
STEP102:提供精油,并将该精油加入到步骤STEP101形成的混合溶液中,在室温下搅拌形成水包油乳液;
STEP103:提供含有司班20的矿物油,并将该矿物油加入步骤STEP102形成的水包油乳液中,高速搅拌形成复合乳液;
STEP104:为步骤STEP103形成的复合乳液通入氮气以去除该复合乳液中的氧气;
STEP105:加热步骤STEP104所形成的复合乳液到65℃~75℃以使所述N-异丙基丙烯酰胺单体发聚合反应而形成聚(N-异丙基丙烯酰胺),从而制得混合有包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液;
STEP106:将STEP105所制得的混合有包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液加入离心机以去除矿物油;
STEP107:将STEP106所得的溶液转移到透析袋中渗析以去除未反应的N-异丙基丙烯酰胺单体以及未被包覆的精油,从而得到包覆精油的温敏性聚合物微胶囊。
在步骤STEP101中,N-异丙基丙烯酰胺单体为一种有机物,其化学式为C6H11NO,白色结晶,熔沸点低,溶于水。其可以用于有机合成,大分子制备。因其为热敏性材料,可用于制作温度敏感性能的功能膜、温度控制凝胶的渗透色谱。所述吐温80本身为现有技术,其为一种非离子型表面活性剂及乳化剂,化学式为C24H44O6(C2H4O)n。易溶于水,溶于乙醇、植物油、乙酸乙酯、甲醇、甲苯,不溶于矿物油。低温时成胶状,受热后复原。所述吐温80(或聚山梨酯)为非离子型表面活性剂,其用作乳化剂和油类物质的增溶剂。由于吐温80中有较多的亲水性基团——聚氧乙烯基,故亲水性强,为一种非离子型表面活性剂。当使用为水包油型乳化剂时,其可以使其他组份均匀在溶液中分散。另外,所述吐温80与司班类共用能增加乳剂的稳定性,即该吐温80的使用应当与其他物质相配合,以避免使其失去作用。因此,所述吐温80可用来使精油乳化后溶解于水相中,从而完全发挥作用,同时相对来说,吐温80的乳化性更强一些,有利于分散。所述过硫酸铵作为一种引发剂,用于使所述N-异丙基丙烯酰胺单体在后续的步骤中引发聚合。使用所述过硫酸铵可以避免在后续的制备流程中与其他物质,如吐温80、司班20等发生反应而降低其相应的作用。因此,在本实施例,必须使用所述过流酸胺来作为N-异丙基丙烯酰胺单体的引发剂。在该步骤STEP101中,为了使后续的聚合反应更顺利,还加入交联剂,其用于交联所述聚(N-异丙基丙烯酰胺)以使得所述聚(N-异丙基丙烯酰胺)为三维网络结构,以便更好的实现温度响应和精油的可控释放。所述交联剂可以为N,N-亚甲基双(2-丙烯酰胺)。
在STEP102中,所述精油应当为植物精油,其可以由任意植物中提炼出来的物质,如薄荷,天竺等等。当将该精油与步骤STEP101中的混合溶液搅拌时,精油会分散在该混合溶液中,形成水包油结构,即由含有吐温80、N-异丙基丙烯酰胺单体、过硫酸铵引发剂的水相包覆在精油的外侧形成水包油的乳液。所述吐温80主要用于使精油乳化后溶解于水相溶液中,即如果不使用所述吐温80,精油将无法溶解分散于水溶液中。通过该吐温80的乳化,即可以将该精油分散并溶解于水溶液中,并形成水包油结构。为使混合溶液充分地包覆在精油的外侧,同时也为了形成更多个小的精油液滴,需要对该加有精油的混合溶液进行搅拌,搅拌速度控制在500-2000转每分钟,这样即可以充分地打散所述精油以使其形成多个小精油液滴,同时又可以避免由于速度过快而将包覆有水溶液的精油打散。
在STEP103中,加入矿物油的作用在于使所形成的水相聚合物即水包油结构可以分散在与其不相容的相中即油相中,以利于水相中单体、引发剂聚合成微球结构。该矿物油中分散有司班20。所述司班20的中文名又叫山梨醇酐月桂酸酯,其用作乳化剂。在本实施例中,所述司班20用于乳化所述水包油结构以形成复合乳液。因为只有形成复合乳液才能保证中间的水相即步骤STEP102形成的水包油结构聚合成微球结构,并分散在最外层的矿物油中。换句说如果不加矿物油,即不形成所述复合乳液或不在该矿物油中聚合所述N-异丙基丙烯酰胺单体,直接使所述N-异丙基丙烯酰胺单体聚合,将得到的是体相的聚合物,即聚合成一坨,类似于果冻状的结构。同样,该司班20也不应当与其他物质发生反应而影响其他物质的作用。为了充分乳化所述水包油结构的精油液滴,需要该加有矿物油的复合乳液进行高速搅拌以形成均匀的复合乳液。所述搅拌的速度应当控制在1500-2500转每分钟。
在STEP104中,因为N-异丙基丙烯酰胺单体的聚合反应需在无氧条件下进行,所以开始聚合前需除去溶液中的氧气。通常采用通氮气的方法除氧气,即首先使溶液密封,然后采用聚四氟乙烯管向溶液中不断通氮气,内部的氧气通过微气孔排出,其具体的去除方法应当为现有技术,在此不再赘述。
在STEP105中,通过在该步骤的聚合反应,形成聚(N-异丙基丙烯酰胺),从而形式多个外层为聚(N-异丙基丙烯酰胺),里面是精油的小液滴。由于在该步骤中,仅由于所述N-异丙基丙烯酰胺单体形成所述聚(N-异丙基丙烯酰胺),从而可以充分利用其温敏性能,不仅能实现精油的缓释,而且能实现精油的可控释放,通过调控温度实现精油的封存/释放以及精油释放的速度。而如果使用其他物质,甚至是接枝的N-异丙基丙烯酰胺都将大大地降低其温敏性能。
在STEP106中,离心可以使用离心机,如使用贝克曼Allegra64R高速离心机,转速2000-5000转/分,离心5-10分钟。其具体的转速与离心时间可以根据实际的需要设定。通过离心机的作用,水相微球即水包油微球将集聚在离心容器的底部,而矿物油将飘浮在溶液的上层,因此离心后,该矿物油直接倒出即可。
在STEP107中,在将矿物油倒出后,将得到的溶液转移到3500D的透析袋中渗透两天以除去未反应的小分子,即未反应的N-异丙基丙烯酰胺单体以及未被包覆的精油等。在此过程中,除包覆精油的温敏性聚合物微胶囊外,其他物质将被渗出,从而制得纯净的包覆有精油的温敏性聚合物微胶囊。
通过上述的步骤所制备的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊,每一个微胶囊包括位于里面的精油滴,以及一层包覆在所述精油滴***的温敏特性材料。所述温敏特性材料为聚(N-异丙基丙烯酰胺)。在制作成各种各样的化妆品时,该包覆精油的温敏性聚合物微胶囊可以被再次分散到具有各种功能的油中,从而形成油水油的结构,从而实现了该微胶囊的可使用性。
与现有技术相比,本发明提供的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液制备方法能够制备出一种从外到内排列的聚合物和精油的微胶囊结构。在使用时该微胶囊被分散在油中,形成油水油的双乳液滴,由于微胶囊结构中的外侧包覆的聚合物为聚(N-异丙基丙烯酰胺),而这种聚合物本身是温度敏感的,其临界转变温度为32℃左右,即可以通过温度调控聚合物链段的伸展和收缩。当温度高于32℃,聚合物链段收缩,聚合物壳层内部精油释放,当温度低于32℃时,聚合物链段伸展,聚合物壳层内部精油封存在内部,即通过调控聚(N-异丙基丙烯酰胺)壳层的性能,从而有效减少精油向环境的扩散和挥发,并实现内部精油的可控释放。。
以上仅为本发明的较佳实施例,并不用于局限本发明的保护范围,任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等,都涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (6)
1.一种包覆精油的温敏性聚合物微胶囊,其特征在于:所述包覆精油的温敏性聚合物微胶囊包括精油滴,一层包覆在所述精油滴外层的水,以及一层包覆在所述水***的温敏特性材料,所述温敏特性材料为聚(N-异丙基丙烯酰胺),所述包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液制备方法,其包括如下步骤:
STEP101:提供N-异丙基丙烯酰胺单体、过硫酸铵引发剂、吐温80,以及水,并将所述N-异丙基丙烯酰胺单体、过硫酸铵引发剂,吐温80以及水混合形成混合溶液;
STEP102:提供精油,并将该精油加入到步骤STEP101形成的混合溶液中,在室温下搅拌形成水包油乳液;
STEP103:提供含有司班20的矿物油,并将该矿物油加入步骤STEP102形成的水包油乳液中,高速搅拌形成复合乳液;
STEP104:为步骤STEP103形成的复合乳液通入氮气以去除该复合乳液中的氧气;
STEP105:加热步骤STEP104所形成的复合乳液到65℃~75℃以使所述N-异丙基丙烯酰胺单体引发聚合反应而形成聚(N-异丙基丙烯酰胺),该聚(N-异丙基丙烯酰胺)包覆在步骤STEP102的水包油结构的外侧从而制得混合有包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液;
STEP106:将STEP105所制得的混合有包覆精油的温敏性聚合物微胶囊的双乳液加入离心机以去除矿物油;
STEP107:将STEP106所得的溶液转移到透析袋中渗析以去除未反应的N-异丙基丙烯酰胺单体和未包覆的精油,从而得到包覆精油的温敏性聚合物微胶囊。
2.如权利要求1所述的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊,其特征在于:所述精油为植物精油。
3.如权利要求1所述的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊,其特征在于:在STEP102中,对所述精油以及步骤STEP101形成的混合溶液进行搅拌,其搅拌速度控制在500-2000转每分钟。
4.如权利要求1所述的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊,其特征在于:在STEP103中,对所述水包油乳液与矿物油进行搅拌,搅拌速度控制在1500-2500转每分钟。
5.如权利要求1所述的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊,其特征在于:在STEP101中,还加入交联剂用于交联所述聚(N-异丙基丙烯酰胺)以使得所述聚(N-异丙基丙烯酰胺)为三维网络结构,以便更好的实现温度响应和精油的可控释放。
6.如权利要求5所述的包覆精油的温敏性聚合物微胶囊,其特征在于:所述交联剂为为N,N-亚甲基双(2-丙烯酰胺)。
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