水性高分子納米微球和納米膠囊分散機

是利用高分子材料 制備的一種納米微粒 ． 是在 中國一日本臺作項 目． 中國一 加拿 大 合 作 項 目， 天津 市 重 大 攻 關(guān) 項 目 ， 國 家基 金 項 目 和國家高技術(shù)航天領(lǐng)域863—2的研究基礎(chǔ)上建立的技術(shù) 平臺。它是將荷電高分子經(jīng)納米化技術(shù)處理制備的超微 分散體或超微乳液。其粒徑尺寸小 、分布 窄， 一般在20一 
一 80 納米 (如下圖所示) 。 荷電高分子包括陰離子型 ， 陽 離子 型和 兩 性 高 分 子 化 合 韌 。 因其 以水 作 為分 散 介 質(zhì) 且不添加分散劑、 乳化劑等助劑 ． 其組成單一 ， 易進行 表 面 改性 ，可具 有 多功 能 性 ，且 可 制 得 高 濃度 分散 液 ，其 
體系黏度低 ．不 污染環(huán)境 ，具有 明顯的環(huán)境友好特征。此 外 ， 一些納米材料具有生物降解性 ， 因而特別適 于在生物醫(yī)學和藥學領(lǐng)域作 為藥物載體、靶 向制劑或其他生物 
材 料 應(yīng) 用 。 根 據(jù) 采 用 的 原料 不 同和 制 備 工 藝 的 差異 ． 可 以分 別 制 得 水 性 納米 微 球 或 納 米 膠 囊 (如 下 圖 所 示 ) ．用 其可 以包 封 諸 如 顏 料 、 碳 黑 、 催 化 劑 、 藥 物 、 有 機 物 、 金 屬和非金屬粉體等固體微?；蛞簯B(tài)微粒 ，可廣泛應(yīng)用于 天 然 藥 物與 合 成 藥 物 的 納 米膠 囊 化 與 緩釋 、納 米 水 性 油 墨 、 功能涂料、 彩色噴墨打印、 電子漿料、 紡織、 輕工、 
化工、 農(nóng)業(yè)、 環(huán)境 、 醫(yī)學 、 醫(yī)藥、 生物技術(shù)和航 空航 天 
等 領(lǐng) 域 。  與溶劑型相 比． 水性高分子材料 的優(yōu)點是無毒、 易 
洗、 防燃 、 防爆、 防污染。 以聚*酯 為例 ， 水性聚*酯與 溶劑型相比同樣具有高度耐磨、 高光澤、 高彈性 、 高粘結(jié) 性 等 特性 。 可 用來 涂 覆 、 浸 漬 、 噴 涂 和粘 結(jié) 各 種 紡 織 品 、 皮 革 、 橡 膠 、 紙 張 、 木材 、 金 屬 、 陶瓷 、 石 料 、 混 凝 土 、 塑 料 ，甚至 玻 璃 等 基 質(zhì) 。根 據(jù) 需要 采 用不 同原 料 和 工 藝路 
線 ． 可以使制品獲得優(yōu)良的機械性能、 韌性、 硬度、 柔軟 性、 回彈性、 硬挺性、 抗收縮、 抗皺折 、 抗 ；中擊 、 抗靜電、 耐水、 耐溶劑、 耐化學腐蝕、 耐霉蝕、 防水阻燃等性能。 廣 泛 應(yīng) 用 干 涂 料 工業(yè) 、 制 革 工 業(yè) 、 印 刷 工 業(yè) 、 紡 織 工 業(yè) 和 建 筑 工 業(yè) 目前 ，  潛在 用途 的方 向有 下 述 領(lǐng) 域 ： 
1 ) 藥 物 的 水 性 納 米 化 制 劑 ： 藥物的靶向性和納米化是 當前藥物研 究與開發(fā)中倍受人們 關(guān)注的重要 內(nèi)容 之一 ， 藥物納米微 囊化后 ， 如 果微粒尺寸小于 6O 納米 ， 則具有下述特點 ： 1) 以通 過細胞膜直接進入細胞內(nèi)。 2 ) 可通 過血腦屏障而發(fā)揮 更大的藥效。 3) 在微粒表面上進行適宜的化學或生物 修飾 ， 則可避免吞噬 細胞識別 ． 便于實現(xiàn)主 動靶 向。 目前 ． 己經(jīng)對*等天然藥物和～些合 成藥物進 
行 了納 米 化 處理 ， 包封 后 的微 粒 尺 寸 ～ 般 在 8 O 納 米 以 
下 ， 有 些可達 2O 一3O 納米。 2 ) 農(nóng) 藥的水 性納米 化制劑 ： 農(nóng) 藥 緩 釋 是 農(nóng) 藥生 產(chǎn) 中的 重 要 研 究課 題 。 長 效 農(nóng) 藥 不 僅 可 以 保 證 農(nóng) 藥 的 均 勻 釋 放 ， 延 長 作 用 時 間 ． 而 且 可 以大大提高農(nóng)藥使 用效率 ． 減少投藥 量。 利用本研究所制備的納米高分子水分散體包封農(nóng)藥 的特 點 (1) 可以達到與農(nóng)藥乳 油相 同的方 式施放 ． (2) 聚合物微球?qū)⒏街谥参锉砻?，緩慢釋放農(nóng)藥， (3) 由于采用水為介質(zhì) ， 可 以大大降低農(nóng)藥 中有機物 的揮 發(fā) ，具有 明顯的環(huán)境友好特征。 目前 ． 我們在此領(lǐng)域 已經(jīng)做 了初步探索性研 究， 所制備的包藥微囊尺寸一般小于60納米 ，其儲存穩(wěn)定性 ，離心沉降穩(wěn)定性和凍融穩(wěn)定性 良好。 3 ) 水性納米樹脂用于功能涂料、 油墨、 彩色噴墨 打 印 ： 涂料和油墨工業(yè)中使 用的有機溶劑是揮發(fā)至大氣 中 
的有機溶劑的主要來源 ， 水性涂料以其無毒、 無昧、 不 
易燃 、 低 公 害等 優(yōu) 點 成 為 * 有前 途 的 產(chǎn) 品 。 
采用納米化技術(shù)后 ， 與涂料制造過程中的多種助劑 
具有 良好的相容性 ， 由于此微粒表面可帶不同電荷． 特 
別適合于制備各類電泳漆 分散和包封不 同的無機或金 
屬納米粉體可大大提高和改善其性雛 賦予其 新的功 
能 。 
4 ) 水性納米樹 脂在 輕紡工業(yè)上 的應(yīng)用 ： 
采用水性納米聚氨酯等水分散體微囊可以包封各類 
助劑 ． 如包封 易揮發(fā)性芳香類物質(zhì)進行留香整理， 將所 
制成的帶有香昧的微膠囊涂覆于織物表面后 。微膠囊附 
著 干 織 物 纖維 中 ， 不 斷釋 放 芳 香 物 質(zhì) 
若將此水分散體納米顆粒沉積于羊毛纖維表面 ， 滲 
透效果良好 ， 可 以起到防止 羊毛氈收縮的** ， 作為羊 
毛防縮劑 有些織物如絲綢、純棉等穿著后易于起皺 ．以 
水性高分子納米材料制備的抗皺助劑會起到織物抗皺的功能 是一種 良好的織物防皺劑。對于一些容易產(chǎn)生靜電 
的織物 ．一般需要在植物纖維中加入抗 靜電劑成分 ，水性 
材料由于其本身具有親水基團 ，進行適 當?shù)母男院罂梢宰?nbsp;
為織物抗靜電劑使 用。 其他 ． 如包 封抗菌劑 抗紫外劑 ． 
防臭劑和硅油等．均可取得良好效果； 作為**紙張的添 
加助ff0也具有*的潛在用途 。 
5 ) 水性納米樹脂對 無機 納米粉粒的分散 與包封 ： 
一 些水性材料 可以分散 至納米級 ， 將納米無機填料 
包埋于其 中，可以制備成無機一 有機復(fù)合物 。 此類復(fù)合材 
料在分子催 化、 光學非線性元器件、 超導(dǎo)材料等領(lǐng)域有 
著廣泛的應(yīng)用前景。 將稀土金屬催化劑包埋 于聚合物水 
分散體 中． 可以提高了催化效率． 用于化工生產(chǎn)和環(huán)境 
治 理 等 領(lǐng) 域 ，而 且 使 其 回 收成 為可 能 。還 可 以 利 用其 小 尺 
寸效應(yīng)和無機粒子的特點 ， 將其用于油墨、 涂料等領(lǐng)域。 
6 ) 水性納米樹 脂在其他 方面的應(yīng) 用 ： 
可 用于 電子 漿料 、 環(huán)境 、 醫(yī)學、 生物技術(shù)和航空航 
天 等領(lǐng) 域 。 
 

水性高分子納米微球和納米膠囊分散機水性高分子納米微球和納米膠囊性能特點

在 上 述 技 術(shù) 平 臺基 礎(chǔ) 上 ， 制 備 出 一 系 列 不 同離 子 型 
的聚*酯離聚體 ．選用不同的原料及配置 ，進行聚*酯離 
聚體的結(jié)構(gòu)調(diào)控 ，并利用多種技術(shù)表征其結(jié)構(gòu) ．關(guān)聯(lián) 離聚 
體的結(jié)構(gòu)與工藝條件之關(guān)系 ，納米化條件對所形成的聚氨 
酯水分散粒子尺寸的影響 ．產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和對不同物質(zhì)包容能 
力的影 響規(guī)律 。在理論研 究的基礎(chǔ)上根據(jù)市場的需要 ，目 
前 已 經(jīng) 開 發(fā) 出 多種 產(chǎn) 品 ．有 的 產(chǎn) 品 已經(jīng) 進 行 了技 術(shù) 鑒 定 ． 
有的進行 了中試。 主要有 ： 
(1) 高分子皇內(nèi)米微囊 改性汽車用 陰極 電泳漆 
利用荷電高分子材料包封原位生 成的納米二氧化硅， 
可使生成的二氧化硅等無機納米粒子均勻分散在囊 中，形 
成具有核 殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合物 。 利用TEM SEM SA x S 
XO S ． 粒 度 分 析 儀 等手 段 研 究 P U ／無 機粒 子 復(fù) 合物 中粒 
子尺寸， 形態(tài) ， 分布及兩相間的相互作用 ， 研究 PU 納米 
粒及無機粒子的尺寸 ， 形態(tài) ． 核殼比的控制 因素 。 
研 究中*終利用水性 PU 納米復(fù)合物對 汽車陰極 電泳 
漆進行改性的研究 ．考察 了納米微粒在水性汽車漆中的分 
散 與穩(wěn) 息 考 察 納米 復(fù) 合 物 添 加量 和 組 成的 匹 配 性對 電泳 
涂裝及漆膜的物理機械性能影響，解決電泳漆基材與 納米 
復(fù)合物間的匹配性 ， 利用 TEM ， SEM ， A FM 等測定漆膜 
的形態(tài) ．致密性 ，均勻性 ，以及漆膜的附 著力 ．： 擊強度， 
彈性 ， 耐鹽霧性等 ， 并將此 于納米粒子的尺寸效應(yīng)相關(guān)聯(lián) 。 通過對 PU 離 聚體 結(jié)構(gòu)調(diào)控 ， P U ／無機 ， P U ／有 
機粒子 的結(jié)構(gòu) ， 尺寸 ． 分布 ． 相 間連接的調(diào)控 ． 從而確 
定 改 性 的* 佳 組 成 和 涂 裝工 藝 ，提 高 汽車 電泳 漆 膜 的 性 
能 。 
研究 中借助于納米材料的表面殘鍵 ， 羥基及欠氧特 
點 ． 選 擇 了臺 適 的 分 散 溶 劑 ． 或 經(jīng) 對 其 進 行 包覆 ， 然 后 
在經(jīng)過高速攪拌 ，和砂磨機等一系列設(shè)備充分研磨和分 
散 解決了納米材料在樹脂巾的分散 問題 ． 避 免團聚的 
發(fā)生。 當納米材料充分 ． 均 勻分散到體系中后， 可以和 
樹脂中的環(huán)氧部分發(fā)生鍵合作 用，可以提高漆膜的強度 
和韌性。 借助納米材料高流動性和小尺寸效應(yīng) ． 可 以使 
薄膜的耐磨性能增強， 同時由于漆膜致密性增加 ， 從而 
提 高了抗腐蝕 物資的能力。借助納米材料表面的羥基和 
容易形成*鍵的特性 ． 控制原漆的流變性 ， 當成膜 固化 
時形成三維網(wǎng)絡(luò) ． 提高 了抗；中擊能力。 
此類水基聚合物 一無機納米復(fù)合物本身的特 點十分 
突出 ． 主要表現(xiàn)在如下幾個方面 ： (1) 以水作為分散介 
質(zhì) ． 不污染環(huán)境 ， 具有 明顯的環(huán)境 友好特征 。 (2) 不添 
加 分 散 劑 、 乳 化 劑等 助 劑 ， 組 成單 一 ． 與 高 分 子基 質(zhì) 具 
有 良好 的相 容 性 (3 ) 表 面 活 性基 團 的存 在 ． 易 進行 表 
面改性， 可其有多功能性， 大大的擴展了用途 。 (4) 可 
制得高濃度 分散液 ， 其體系粘度低。 (5) 由于粒徑處于 
納米級， 滲透力強。 (6) 存貯穩(wěn)定性好 ， 納米子粒子 問 
不 聚 并 。 
利用上述水性 聚合物 一無機納米復(fù)合物對 目前生產(chǎn) 
的單組分陰極 電泳漆進復(fù)配 ．所得產(chǎn)品的性能在各方面 
均得到較大的改善 ． 在耐鹽霧 性和杯突數(shù)據(jù)尤為突出。 
本 品是在上述平 臺基礎(chǔ)上 ， 由天津鑫茂生物與納米 
材 料 應(yīng) 用技 術(shù) 有 限 公 司 開 發(fā) 的產(chǎn) 品 。是 以 * 并 ** 類 耐 
光穩(wěn) 定 劑 為 基 料 ， 采 用高 分 子 納 米 微 囊 包 封技 術(shù) ， 制 備 
微 粒尺 寸 2 O～8 0 n m 的穩(wěn) 定 分 散 型 整理 劑 。 通 過焙 固法 
：悔光穩(wěn)定劑以納米微粒形式進入纖維內(nèi)部并 固著在纖維 
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上 ． 使織物具有優(yōu)良的抗紫外線性能。 本品經(jīng)過處理后． 
紫外線的透過率可控 制在 3％以內(nèi) ． 同時 ． 染色物的曰曬 
色 牢 度 有 所 改 善 ．達 到 功 能 性 高 檔 紡 織 品 的要 求 。 本 品 為 
弱 陰離子性產(chǎn)品 對織物 的色光 ， 親水性 ．手感等無不良 
影響 ． 不會發(fā)生泛黃、 疏水、 手感變硬等問題。 
作為 日曬牢度增進劑使用的 產(chǎn)品 ． 可使染色物的日 
曬色牢度提高 1— 1．5 級， 滿足一 些對耐曬牢度要求高 
的客戶需要 。 作 為功能性抗紫外線整理劑使用時 ， 可使 
織物 或 為 具有 優(yōu) 良抗 紫外 線 性 能 的功 能 性 紡 織品 ．提 升紡 
織品的附加價值。也可以和其它陰離子或非離子性的整理 
劑 混 拼使 用 ．可 獲得 多項 效 能 。經(jīng) 權(quán) 威 部 門 檢 測 ’ 陛 能 已與 
進口產(chǎn)品相 當， 但成本與價格相對要低的多。 
本 品 已 經(jīng) 進 行 中 試 并 經(jīng) 有 關(guān) 客 戶 試 用 ． 反 映 良好 ． 
即 ：侮大 量 進 入 市場 。 
(3 ) 納 米 緩 釋 、 長 效 留 香 劑 
本品亦系由天津鑫茂生物與納米材料應(yīng)用技術(shù)有限公 
司開發(fā)的產(chǎn)品。采用**的高分子納米微膠囊化技術(shù)制備 
的耐水洗和具有緩釋性能的*留香劑。其微囊粒徑尺度 
為20—80 納米。 由于香料或香精不溶于水 ． 將其包封在納 
米微囊內(nèi)，則可 良好的分散于水中．形成透明或半透 明液 
體 ， 極 易 滲 附 于 纖 維 深 處 。 如 果再 經(jīng)過 適 當?shù)?高 溫 處理 ， 
可使高分子微膠囊固著在纖維上 ， 可以達到耐水洗的效 
果 ． 使 織 物 的 香 昧 持 久 、 柔 和 。 因本 品 不使 用溶 劑 ． 以水 
為介質(zhì) ． 具有 明顯的環(huán)保性質(zhì)。 
根 椐用途不 同 ． 有兩類不 同的型號的產(chǎn) 品。 
1) 噴 香 型 系 將 上 述 留 香 劑 直 接 應(yīng) 用 ． 并 可 用水 
洗；爭。主要用于空氣的清新、除 臭和各種花卉的噴香等短 
期的香味處理 ， 也可 以一定 比例添加至水性涂料中。 
2 ) 留 香 型 ： 要 將 上 述 留 香 劑 經(jīng) 過 適 當 的 加 溫 處理 ， 
使其 固化于纖維上。主要 用于各類紡織品的留香處理 ，如 
機 織 、 針織 品 和 無 妨 布 等 ． 也 可 用 于 造 紙 業(yè) 的留 香 處理 
本 品 也 已 經(jīng) 進 行 了 中試 并 經(jīng) 賓 館 、 及 紡 織 行業(yè) 
的有關(guān)客戶試用 ， 反映良好 ， 即將大量進八市場。 此類水 
性 納 米 留 香劑 尚未 見 有 產(chǎn) 品面 市 。 
5) 透皮吸 收制劑 用親水性壓敏膠 
透 皮吸 收 制劑 被 作 為 具有 很 大發(fā) 展 前 景 的現(xiàn) 代 給藥 方 
式， 是一種有前途 的給藥途徑 ， 可克服藥物 口服、 注射給 
藥生物利用度低等問題 。目前中藥透皮吸收制劑尤其是貼 
劑技術(shù)嚴重落后 ．因此急需采用新型的壓敏膠對中藥橡膠 
膏劑型進行更新?lián)Q代 。