任大來　邵友元*　趙健祥　劉柳　蘇麗娟　趙英

(1．東莞理工學(xué)院　化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東東莞　523808；2．廣東僑盛防偽材料有限公司，廣東東莞　523208)

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聚乙二醇(PEG)改性對(duì)無碳復(fù)寫紙微膠囊粒徑分布的影響

任大來1邵友元1*趙健祥1劉柳1蘇麗娟1趙英2

(1．東莞理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東東莞523808；2．廣東僑盛防偽材料有限公司，廣東東莞523208)

無碳復(fù)寫紙所用的微膠囊由乳化液與三聚氰胺-甲醛樹脂乳化合成。通過實(shí)驗(yàn)用聚乙二醇(PEG)對(duì)乳化液中的苯乙烯-馬來酸酐(SMA-520)和三聚氰胺-甲醛樹脂進(jìn)行結(jié)構(gòu)改性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用PEG-200改性可使微膠囊的粒度分布集中在6～9 μm，完全達(dá)到了無碳復(fù)寫紙中微膠囊最佳粒經(jīng)4～10 μm的要求。

微膠囊；乳化液粒徑；苯乙烯-馬來酸酐；聚乙二醇

無碳復(fù)寫紙微膠囊是指一種由芯材(囊心物質(zhì))和壁材(囊壁)兩部分組成的微型容器或包裝物，其外形一般為球型，大小一般是幾微米至幾百微米。壁材一般為天然、半合成或全合成的高分子材料，而芯材是微膠囊的內(nèi)核，一般是與壁材不反應(yīng)的液體、固體、粉末或氣體等[1]。在微膠囊的制備過程中，乳化劑是乳化液重要的組成部分，其作用是在分層溶液中利用自身的親水基團(tuán)(-COO-)和親油基團(tuán)(芳環(huán))形成一種O/W或W/O型的球型膠束,而芯材就被膠束包裹在內(nèi)，使芯材能均勻、穩(wěn)定地分散在連續(xù)相中[2]。目前較多采用的乳化劑主要是丙烯酸類和馬來酸酐類共聚物，其中應(yīng)用較為廣泛的是苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物(SMA)[3]。苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物(SMA)是通過苯乙烯單體與少量的馬來酸酐單體反應(yīng)制備而成，其具有良好的耐磨耐熱性和尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)[4]。其化學(xué)式與形成乳化液膠束原理示意圖如圖1～2所示。

圖1　SMA交替共聚物結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　色油和SMA-520乳化示意圖

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，偽造(假冒)與防偽之間的競爭越來越激烈。加強(qiáng)防偽技術(shù)在紙品上使用十分迫切。防偽紙品中使用最廣用量最多的是無碳復(fù)寫紙，無碳復(fù)寫紙的防偽質(zhì)量中最關(guān)鍵的因素是微膠囊的粒徑分布，它決定了無碳復(fù)寫紙品質(zhì)的優(yōu)劣。粒徑分布是微膠囊的核心指標(biāo)之一，微膠囊粒徑較小(小于4 μm)，則難以破裂使顯色不明顯效果差；微膠囊粒徑較大(大于10 μm)，則容易在涂布加工時(shí)破裂顯色從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。把微膠囊的粒徑都做到5 μm是理想化，但實(shí)際制造不可能達(dá)到[5]。本團(tuán)隊(duì)通過在東莞市天盛特種紙制品有限公司對(duì)微膠囊的制備和工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行了研究學(xué)習(xí)，對(duì)該公司工業(yè)生產(chǎn)上的微膠囊進(jìn)行設(shè)計(jì)方案改性，取得一系列的成果，尤其在微膠囊的粒徑分布上的改性，更是取得了突破。我們通過在工業(yè)乳化液和三聚氰胺-甲醛樹脂基礎(chǔ)配方上加入PEG-200，成功地使微膠囊中囊芯乳化液的粒徑分布集中在6～9 μm左右。顯然，這項(xiàng)成果若能應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)上就會(huì)大大地提高了無碳復(fù)寫紙的穩(wěn)定性，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1原理方法

1.1.1乳化液的改性原理

工業(yè)乳化液主要由SMA-520，片堿和水組成。SMA-520是溶于堿成陰離子乳化劑，對(duì)乳化液的粒徑分布起主要作用，對(duì)SMA-520的改性有以下方法[4]：①酯化改性(羥基與苯乙烯-馬來酸酐的羧基反應(yīng))；②氨化改性(馬來酸酐可以和伯胺或仲胺進(jìn)行酰胺化，酰亞胺化反應(yīng))；③苯環(huán)接枝改性(磺化反應(yīng)，酸性更強(qiáng))；④引入功能性基團(tuán)(與苯乙烯-馬來酸酐的羧基反應(yīng))；⑤引入第三單體(通過第三單體的共聚進(jìn)行改性)[12]；⑥帶上電荷(使苯乙烯-馬來酸酐成陽離子乳化劑)。片堿為96 % NaOH，主要用來調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)SMA-520溶解，pH太低會(huì)使溶解時(shí)間過長或溶解不完全，工業(yè)上一般調(diào)節(jié)pH為4.2，高溫加熱使其溶解。水則作為溶劑。

1.2方案改性方向

1.2.1外在因素對(duì)微膠囊粒徑的影響[13]

粒度分布的影響因素主要有攪拌方式和乳化劑，其他因素有攪拌速度、攪拌時(shí)間、pH、溫度以及投料方式等。

1.2.2壁材的性質(zhì)對(duì)微膠囊的影響

三聚氰胺-甲醛樹脂作為壁材，需增大其韌性，防止制備出來的微膠囊容易破乳，交聯(lián)度也不能太高，若交聯(lián)度太高，在三聚氰胺-甲醛樹脂繼續(xù)和乳化液反應(yīng)時(shí)，由于乳化液的酸性會(huì)使三聚氰胺-甲醛樹脂在微酸環(huán)境下繼續(xù)交聯(lián)而固化，從而直接報(bào)廢。

1.2.3改性方向

基于公司的要求、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和設(shè)備，將著重研究三個(gè)方面：

1)探究苯乙烯-馬來酸酐與乳化劑OP-10的最佳配比(復(fù)配的改性)。原理：乳化劑OP-10屬于非離子型，對(duì)pH無影響，直接的復(fù)配使用。

2)苯乙烯-馬來酸酐與聚乙二醇(200)的最佳配比(本質(zhì)的改性)。原理：酯化反應(yīng)，增加空間位阻，使形成的粒徑增大，增加分子親油性和韌性。

3)三聚氰胺-甲醛樹脂制備的投料方式：①一次性投料；②分批投料。原理：使自縮聚反應(yīng) 時(shí)，反應(yīng)的對(duì)象有所差別，形成的樹脂活性不同。

4)三聚氰胺-甲醛樹脂與聚乙二醇配比的改性(本質(zhì)改性，分批加入)。原理：在自縮聚反應(yīng)時(shí)，聚乙二醇參與反應(yīng)，增加空間位阻，增加自由體積，使樹脂柔韌性增大[11]。

1.3儀器與試劑

表1　儀器一覽表

表2　試劑一覽表

1.4乳化液的制備與樹脂的改性[10]

1.4.1苯乙烯-馬來酸酐與乳化劑OP-10的最佳配比

1)自制膠水：按照工廠生產(chǎn)中SMA-520樹脂，片堿和水的比例，先將片堿溶于燒杯中，然后加入到水浴加熱(85 ℃)的燒瓶中，再慢慢加入稱量好的SMA-520，調(diào)轉(zhuǎn)速到300 rpm。為了避免起氣泡，滴加2滴消泡劑。一直到固體粉末完全溶解為止，如有不純則過濾后再使用。

2)復(fù)配膠水：按比例稱取膠水與乳化劑OP-10的量，混合在一起，再加入5滴消泡劑，在500 rpm轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)下攪拌5 min。

3)制備乳化液：稱取色油，向膠水中加入色油。轉(zhuǎn)速調(diào)至2 000 rpm，每15 min用光學(xué)顯微鏡目測一次乳化液的粒徑，當(dāng)目測到乳化液粒徑較小時(shí)，改用激光粒度分析儀測其粒徑分布，直到最大粒度小于10 μm就停止實(shí)驗(yàn)。

4)苯乙烯-馬來酸酐與乳化劑的質(zhì)量比例：① 1 ∶0.06；② 1 ∶0.074；③ 1 ∶0.75

三個(gè)比例分別重復(fù)步驟2)、3)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.4.2苯乙烯-馬來酸酐與聚乙二醇(200)的最佳配比

1)自制膠水：按照工廠SMA-520樹脂，片堿和水的比例，先將片堿溶于燒杯中，然后轉(zhuǎn)移到水浴加熱(85 ℃)的燒瓶中，再慢慢加入稱量好的SMA-520，調(diào)轉(zhuǎn)速到300 rpm。為了避免起氣泡，滴加2滴消泡劑。一直到固體粉末完全溶解為止，如有不純則過濾后再使用。

2)按比例稱取膠水與聚乙二醇的量，混合在一起，再加入3滴消泡劑，在300 rpm轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)下攪拌15 min。

3)稱取色油，向膠水中加入色油。轉(zhuǎn)速調(diào)至1 500 rpm，每15 min測一次粒度分布，最大粒度小于10 μm即停止攪拌。

4)苯乙烯-馬來酸酐與聚乙二醇的質(zhì)量比例：① 1 ∶0.037；② 1 ∶0.75。以此比例分別重復(fù)步驟2)、3)。

1.4.3改性三聚氰胺甲醛樹脂+乳化液制備微膠囊

1)改性三聚氰胺甲醛樹脂方案一(一次性投料)：①稱取三聚氰胺，水，甲醛于燒杯中，開啟攪拌，緩慢滴加NaOH溶液調(diào)PH至8.5，攪拌至燒杯中無三聚氰胺沉積物；② 反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中，水浴84 ℃攪拌加熱40～60 min；③ 稱取乙醇，加入反應(yīng)體系，繼續(xù)反應(yīng)1 h；④時(shí)刻監(jiān)測反應(yīng)體系的水溶性(滴到清水中觀察水溶性)。每15 min測一次。

2)改性三聚氰胺甲醛樹脂方案二(分批投料)：① 稱取第一次投入量的三聚氰胺、水、甲醛于燒杯中，攪拌，緩慢滴加NaOH溶液，調(diào)至pH至9.0，攪拌至杯中無三聚氰胺沉淀物；② 將反應(yīng)液移至三口燒瓶中，水浴84 ℃，攪拌加熱10 min；③ 再重復(fù)第一步，稱取第二次投入量，加入到三口燒瓶中，攪拌加熱10 min；④ 再重復(fù)第一步，稱取第三次投入量，加入到三口燒瓶中，攪拌加熱30～50 min；⑤ 稱取乙醇，加入反應(yīng)體系，繼續(xù)反應(yīng)1 h。6 時(shí)刻監(jiān)測反應(yīng)體系的水溶性，每15 min測一次。

3)改性三聚氰胺甲醛樹脂方案三(聚乙二醇參與分批投料)：① 稱取第一次投入量的三聚氰胺、水、甲醛、聚乙二醇于燒杯中，攪拌，緩慢滴加NaOH溶液，調(diào)至pH至9.0，攪拌至杯中無三聚氰胺沉淀物；② 將反應(yīng)液移至三口燒瓶中，水浴84 ℃，攪拌加熱10 min；③ 再重復(fù)第一步，稱取第二次投入量，加入到三口燒瓶中，攪拌加熱10 min；④ 再重復(fù)第一步，稱取第三次投入量，加入到三口燒瓶中，攪拌加熱30～50 min；⑤ 稱取乙醇，加入反應(yīng)體系，繼續(xù)反應(yīng)1 h；⑥ 時(shí)刻監(jiān)測反應(yīng)體系的水溶性，每15 min測一次。

4)制備微膠囊:按照配方配比稱取乳化液和三聚氰胺甲醛樹脂于三口燒瓶中，置于86 ℃水浴中，轉(zhuǎn)速調(diào)為1 500 rpm，約2 h后，用激光粒度分析儀測微膠囊粒徑的大小。再用玻璃棒簡單涂布后，測各自白度；用吸管吸取少量的微膠囊溶于25 mL的燒杯中，再將其淋在下紙上放到烘箱里烘干觀察破乳情況；也可以吸取一定量的微膠囊滴下紙上，多滴幾個(gè)點(diǎn)，烘干滴上顯色劑，觀察破乳情況。

2　結(jié)果與討論

2.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果(加OP-10復(fù)配不同比例乳化液粒度分布圖)

表3　比例為1 ∶0.06,2 000 rpm，15 min后乳化液粒徑分布數(shù)據(jù)表

圖3　加入6 %的OP-10，在2 000 rpm下，15 min后的粒徑分布圖

粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%<128.476<262.201<381.324<492.020<597.825<699.558<799.834<899.950<999.999<10100.00<11100.00<12100.00<13100.00<14100.00<15100.00<16100.00<17100.00<18100.00<19100.00<20100.00<25100.00<30100.00<35100.00<40100.00

圖4　加入6 %的OP-10，在2 000 rpm,25 min后得到的乳化液粒徑分布圖

粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%<124.327<263.950<385.446<495.399<599.285<699.987<7100.00<8100.00<9100.00<10100.00<11100.00<12100.00<13100.00<14100.00<15100.00<16100.00<17100.00<18100.00<19100.00<20100.00<25100.00<30100.00<35100.00<40100.00

圖5　加入7.4 %的OP-10，在2 000 rpm,25 min后得到的乳化液粒徑分布圖

粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%<129.209<261.613<379.801<490.243<596.411<698.810<799.482<899.805<999.948<10100.00<11100.00<12100.00<13100.00<14100.00<15100.00<16100.00<17100.00<18100.00<19100.00<20100.00<25100.00<30100.00<35100.00<40100.00

圖6　加入7.4 %的OP-10，在1 000rpm,45 min后得到的乳化液粒徑分布圖

粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%<120.941<248.189<367.993<495.399<593.358<698.276<799.496<899.866<999.968<10100.00<11100.00<12100.00<13100.00<14100.00<15100.00<16100.00<17100.00<18100.00<19100.00<20100.00<25100.00<30100.00<35100.00<40100.00

圖7　加入75 %的OP-10，在1 500 rpm,2 h后得到的乳化液粒徑分布圖

乳化劑作為一種表面活性劑，可以在油/水界面吸附形成界面膜，對(duì)分散相乳滴具有一定得保護(hù)作用，使分散相乳滴在相互碰撞時(shí)不易聚集[6]，對(duì)所制備微膠囊產(chǎn)品的分散性有極其重要的影響。常用的乳化劑主要分為陽離子型、陰離子型,兩性型和非離子型,其中陰離子型和非離子型乳化劑形成的o/w乳液適合于利用原位聚合法來制備微膠囊。又由李亞敏[7]論文中得知OP-10，吐溫-80，十二烷基苯磺酸鈉和聚丙烯酸鈉中OP-10所作乳化劑效果最好，所制得微膠囊表面形態(tài)完整、光滑且分散性好，無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象發(fā)生。故本團(tuán)隊(duì)采用OP-10做復(fù)配乳化劑。

1)綜上5個(gè)圖，顯而易見，加入OP-10乳化劑后，乳化液能夠更快、更容易形成穩(wěn)定乳化液，并且粒徑更加集中，粒徑小于4 μm的占有約90 %左右，這可以說明苯乙烯-馬來酸酐和OP-10復(fù)配的乳化效果是有效的。從以上幾個(gè)圖還可以看出乳化液的粒徑比較小，還沒能大部分集中到6～8 μm之間。但與工廠生產(chǎn)的相比，形成乳化液的時(shí)間明顯縮短，能降低生產(chǎn)成本。

2)由圖3和圖4比較得知，其他變量保持不變，改變攪拌的時(shí)間，發(fā)現(xiàn)攪拌時(shí)間越長,乳化液粒徑越小。由圖5和圖6相比較得知，把轉(zhuǎn)速調(diào)慢一倍，乳化液的粒徑改變不大，但可以看出轉(zhuǎn)速調(diào)慢后，所需的時(shí)間增加，乳化液粒徑整體有比原來增大的趨勢。可得：攪拌速度越小，粒徑越大。

3)由圖4和圖5比較得知，隨著乳化劑OP-10用量越多，粒徑越小。當(dāng)乳化劑用量過少時(shí)，界面膜中分子排列疏松，不能產(chǎn)生足夠的立體屏障效應(yīng)以起到空間穩(wěn)定的作用，制備的微膠囊粒徑過大，且分布不均[8]。再結(jié)合圖5和圖7可知，當(dāng)乳化劑用量達(dá)到一定的時(shí)候，粒徑又會(huì)變大。推測這是由于乳化劑含量增多，造成生成的囊狀物也越多，所以相互之間碰撞結(jié)合成大粒徑囊狀物的幾率增大。苯乙烯-馬來酸酐與OP-10存在一個(gè)最佳用量比例，使得乳化液更穩(wěn)定，更有利于工業(yè)生產(chǎn)要求。

苯乙烯-馬來酸酐與乳化劑OP-10復(fù)配對(duì)乳化液的粒度分布實(shí)驗(yàn)中，添加乳化劑OP-10明顯比工業(yè)上沒有添加的使用更少攪拌時(shí)間，且粒度分布集中在1 μm～3 μm之間；隨著OP-10用量增加，乳化液粒徑先變小后變大，理論上中間必存在一個(gè)使乳化液較為穩(wěn)定的最佳用量比例；此外，OP-10的用量對(duì)實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)間有一定影響，還需進(jìn)一步確定。

2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果(加聚乙二醇改性不同比例的乳化液粒度分布圖)

表8　比例為1 ∶0.037，1 500 rpm，2 h后乳化液粒徑分布數(shù)據(jù)表

圖8　加入3.7 %的OP-10聚乙二醇，在1 500 rpm,2 h后得到的乳化液粒徑分布圖

粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%<111.287<222.771<329.586<436.888<550.457<669.381<784.402<893.156<996.945<1098.234<1198.787<1299.110<1399.344<1499.520<1599.656<1699.745<1799.815<1899.870<1999.909<2099.943<25100.00<30100.00<35100.00<40100.00

圖9　加入75 %的OP-10聚乙二醇，在1 500 rpm,2 h后得到的乳化液粒徑分布圖

SMA酯化改性就是在高分子骨架上引入不同碳鏈長度的酯化劑從而對(duì)表面性能進(jìn)行改性。通過這種酯化改性，可以顯著提高聚合物表面極性基團(tuán)的密度和空間位阻效應(yīng)，增強(qiáng)分子的親油能力及柔順性。改性劑可以分為小分子改性劑和大分子改性劑，小分子改性劑與基體的結(jié)合較差，改性劑遷移到制品表面后易揮發(fā)、溶解，而大分子表面改性劑具有改性效果穩(wěn)定、壽命長等優(yōu)點(diǎn)[8]。 Martinez等[9]將甲醇、丙醇和丁醇等小分子酯化劑對(duì)SMA進(jìn)行化學(xué)改性，測定了改性共聚物的酯化度、分子量和玻璃化溫度等，這種帶電荷的SMA衍生物可作為膠體的分散劑。故本團(tuán)隊(duì)選用聚乙二醇對(duì)苯乙烯-馬來酸酐520進(jìn)行改性，目的為提高聚合物表面極性基團(tuán)的密度和空間位阻效應(yīng)，增強(qiáng)分子的親油能力及柔順性。

1)從圖8和圖9中明顯看出，聚乙二醇對(duì)SMA-520改性具有顯著的效果，粒徑 < 4 μm最小能達(dá)33.470 %，粒徑 < 10 μm最大能達(dá)98.234 %。由測試結(jié)果可得，乳化液粒徑基本集中在6～10 μm，改性后乳化液的平均粒徑增大，也符合SMA-520接枝上大分子量的聚乙二醇，使得聚合物表面上的基團(tuán)密度和空間位阻增大，進(jìn)而形成的乳化液粒徑也增大了；由此可推測，聚乙二醇的用量對(duì)乳化液的粒徑也存在影響，但需進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；雖然大于10 μm含有少部分，但是能滿足正態(tài)分布的，也達(dá)到本團(tuán)隊(duì)所要得到的目的。

表10　比例為1 ∶0.75,2 000 rpm，2 h后乳化液粒徑分布數(shù)據(jù)表

圖10　加入75 %的OP-10聚乙二醇，在2 000 rpm,2 h后得到的乳化液粒徑分布圖

2)從圖9和圖10中能夠看出，增大攪拌速度，粒徑<4 μm的增加到69.276 %，粒徑<10 μm的增加到99.417 %。這是因?yàn)樵诟咚偌羟辛ψ饔孟?，起初階段乳化液粒徑總體變小，隨著時(shí)間的延長乳化液粒徑不再變小而趨于均勻。

總結(jié)：聚乙二醇對(duì)苯乙烯-馬來酸酐改性后對(duì)乳化液的粒度分布實(shí)驗(yàn)中，聚乙二醇能使得乳化液粒徑分布集中在6～10 μm之間，但還需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)減少粒徑>10 μm乳化液對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響；和OP-10乳化劑做出來的乳化液相比，兩者都是水溶性的，但此乳化液要黏稠得多，具體原因考慮為改性后的苯乙烯-馬來酸酐分子量明顯增大而導(dǎo)致。

2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果(三聚氰胺甲醛樹酯改性)

1)分批投入與一次性加入原料對(duì)樹脂的影響；

圖11　分批投料制得三聚氰胺甲醛樹脂(左圖) 一次性投料制得三聚氰胺甲醛樹脂(右圖)

2)分批投入與一次性投入原料所得樹脂對(duì)微膠囊粒徑的影響；

3)不同加料方式所得的樹脂對(duì)微膠囊的白度的影響。

小結(jié)：分批加料，產(chǎn)品性能優(yōu)于一次性加料的產(chǎn)品性能。每批加入量(摩爾比1.2，3次加料)第一批加入太多，制造的樹脂貯存穩(wěn)定性差；第三批加入量太多>25 %時(shí)，由于生成大量的羥甲基脲和游離尿素，使膠合產(chǎn)品濕強(qiáng)度下降嚴(yán)重，故本團(tuán)隊(duì)采用分三次投料方式進(jìn)行改性；引入聚乙二醇,與三聚氰胺縮合反應(yīng)生成柔性較好的雙-三嗦環(huán)結(jié)構(gòu)化合物，而未反應(yīng)完全的輕基在固化階段又可繼續(xù)同輕甲基、氨基、亞氨基等基團(tuán)反應(yīng)，逐漸擴(kuò)鏈，形成相互交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而起到增強(qiáng)作用[7]。

表11　一次性投料制備的樹脂制的微膠囊粒徑數(shù)據(jù)

圖12　一次性投料制備的樹脂做出的微膠囊粒度分布圖

粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%粒徑/μm累計(jì)所占百分比/%<122.802<252.620<373.662<487.489<596.067<698.998<799.632<899.910<999.998<10100.00<11100.00<12100.00<13100.00<14100.00<15100.00<16100.00<17100.00<18100.00<19100.00<20100.00<25100.00<30100.00<35100.00<40100.00

圖13　分批投料制備的樹脂做出的微膠囊粒度分布

圖14　分批投料制得的樹脂形成的微膠囊的白度(左圖)一次性投料制得的樹脂形成的微膠囊白度檢測(右圖)

1)由圖11的對(duì)比可得到：一次性投料制備的樹脂存放一天時(shí)間后，可能因?yàn)榫酆衔锎嬖谳^多甲醛而進(jìn)一步進(jìn)行交聯(lián)而導(dǎo)致樹脂中有大量沉淀物，水溶性差，樹脂活性低，存放時(shí)間短，對(duì)應(yīng)微膠囊粒度相對(duì)較小。分批投料制備的樹脂存放一天時(shí)間后，有少量沉淀物，水溶性好，樹脂活性高，存放時(shí)間長，對(duì)應(yīng)微膠囊粒度相對(duì)較大，符合工業(yè)生產(chǎn)要求。分批投料后，因?yàn)橥读蠒r(shí)間的不同，導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間不同，所形成的的聚合物要比一次性投料所產(chǎn)生的聚合物更為復(fù)雜，導(dǎo)致性質(zhì)更加穩(wěn)定;添加了聚乙二醇(分批加入)的樹脂存放一天時(shí)間后，有大量沉淀，水溶性差，樹脂活性低，存放時(shí)間短。

2)從圖12和圖13中，本團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)沒有太明顯的差別。是因?yàn)楸诓娜矍璋芳兹漉?duì)微膠囊的粒徑影響不大而導(dǎo)致微膠囊粒徑分布變化不大。但對(duì)三聚氰胺甲醛樹酯進(jìn)行改性，增加其韌性，強(qiáng)度以及熱穩(wěn)定性對(duì)微膠囊的質(zhì)量保證起到非常重要作用。

總結(jié)：投料方式和加入聚乙二醇對(duì)三聚氰胺甲醛樹脂進(jìn)行改性的實(shí)驗(yàn)中，分批投料所改性的三聚氰胺甲醛樹脂在穩(wěn)定性方面的性質(zhì)有較好的改變。由于實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備不足，對(duì)三聚氰胺甲醛樹脂進(jìn)行進(jìn)一步探究無法繼續(xù)，故對(duì)三聚氰胺甲醛樹脂的改性結(jié)果還需進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

3　結(jié)語

通過以上實(shí)驗(yàn)，用OP-10乳化劑與苯乙烯-馬來酸酐(SMA-520)復(fù)配使用，能明顯減少生成粒徑為1～10 μm內(nèi)的乳化液，有利于工廠降低生產(chǎn)成本；用聚乙二醇(PEG)對(duì)苯乙烯-馬來酸酐(SMA-520)進(jìn)行酯化改性，能使得乳化液粒徑集中6～9 μm之間，能大大地提高產(chǎn)品的質(zhì)量；對(duì)三聚氰胺甲醛樹脂改性的方法是可行的，分批投料使得樹脂變得更加穩(wěn)定，保存時(shí)間更長，更有利于工業(yè)的生產(chǎn)。

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Effect of Polyethylene Glycol Modification on Particle Size Distribution of Microcapsule in Carbonless Copy Paper

REN Dalai1SHAO Youyuan1ZHAO Jianxiang1LIU Liu1SU Lijuan1ZHAO Ying2

(1. College of Chemistry and Environmental Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China;2. Guangdong Qiaosheng Anti-fake Material Co.Ltd, Dongguan 523208, China)

The microcapsule in carbonless copy paper is made of emulsion and melamine-formaldehyde resin. Styrene-maleic anhydride and melamine-formaldehyde resin (SMA-520) are modified by polyethylene glycol (PEG) in this paper. The results show that the particle size range of microcapsule in carbonless copy paper can be 6～9 μm. It can meet the requirements of the optimal particle size 4～10 μm for the microcapsule in carbonless copy paper.

microcapsule; particle size of emulsion; SMA-520; polyethylene glycol

2016-03-17

東莞市社會(huì)科技發(fā)展項(xiàng)目(2014108101038)；東莞理工學(xué)院2012級(jí)卓越計(jì)劃班“導(dǎo)師制”項(xiàng)目。

任大來(1991—)，男，廣東高州人，主要從事化工工藝研究。

邵友元(1964—)，男，湖北黃岡人，教授，博士，主要從事化工環(huán)保和能源化工研究。

TS761.4

A

1009-0312(2016)03-0069-09