微胶囊在阻燃剂中的应用
1. 微胶囊阻燃剂发展史
随着我国经济建设的快速发展，高分子材料的应用日益广泛，然而由于高分子材料主要由C、H元素组成，导致几乎所有的高分子材料都易燃烧，且在燃烧时产生大量的有害气体和烟雾，由此带来的火灾隐患已成为全球关注的问题。添加有效的阻燃剂，使高分子材料具有难燃性、自熄性和消烟性，是目前高分子材料的主要研究方向。
目前，国内多采用阻燃效果较好的含磷阻燃剂及含卤素类阻燃剂，一般存在如下缺点：1）相对分子质量小，易从制品中迁移；2）分解温度低于材料着火温度，因此在燃烧发生前已有部分阻燃剂分解；3) 在光和氧的作用下易分解失效；4）大多具有毒性或腐蚀性；5）与被阻燃物或其他添加剂之间的相容性不佳。
为了克服阻燃剂的上述缺点，近年来，国际上发展了阻燃剂的微胶囊包裹技术，并且已有商品化产品。
2. 微胶囊阻燃剂的定义
阻燃剂微胶囊技术，是将阻燃剂分散成微粒或微液滴态，利用天然的或者合成的聚合物材料，在其表面形成一层惰性的保护膜。在燃烧发生时，胶囊破坏、释放出阻燃剂，达到阻燃效果。
3. 阻燃剂微胶囊化的常用方法
壁材料是决定微胶囊性能的关键因素。一般来说对壁材的主要要求是无毒、性能稳定、成膜性好、无刺激性、有一定的强度及可塑性等。相当多的无机材料和有机材料都可作为壁材，其中以高分子材料最为常用，如下列出几种常用壁材：
类 型 | 材 料 | 特 点 |
天然高分子材料 | 阿拉伯胶、琼脂、琼脂糖、麦芽糊精、脂肪类、海藻酸钠、海藻酸钙、虫胶、羟乙基淀粉、羟甲基淀粉、蛋白质等 | 无毒、成膜性好、致密性好，力学性能差 |
半合成高分子材料 | 纤维素衍生物，如羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、乙酸羟丙甲纤维素琥珀酸酯、甲基纤维素、乙基纤维素等 | 毒性小、粘度大、成盐后溶解度增大 |
合成高分子材料 | 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚乙烯醇、聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、聚氨酯等 | 具有较好的成膜性、化学稳定性和力学性能，生物相容性差 |
4. 常用阻燃剂微胶囊制备方法
分类 | 制备方法 | 壁材 | 应用领域 | 优点/缺点比较 | 适用范围 |
物理法 | 喷雾干燥法 | 食品级的胶体：明胶、植物胶、变性淀粉 | 食品 | 优点：1. 操可包埋热敏感物质 2. 包埋量高，稳定性好3. 溶解性好 4. 生产能力高，且有现成设备 5. 干燥塔内壁面的寿命长 6. 操作方便 7. 经济 缺点：1. 设备尺寸大 2. 设备价格高 3. 耗动力大 4. 包埋率比其他方法相对较低 | 热敏性、疏水性、亲水性及与水反应的物质 |
空气悬浮法 | 纤维素衍生物、蛋白质衍生物、淀粉衍生物、蜡类 | 医药、农药、化肥 | 优点：1. 包埋率高，壁材厚度适中却均匀 缺点：设备复杂，不经济 | 固体芯材 |
真空蒸发沉积法 | 铝、镍、铜、蜡 | 塑料、储氢金属 | 优点：操作方便，可以大规模生产 | 非水溶性聚合物对活性物质的包囊 |
静电结合法 | 尼龙、邻苯二甲酸二丁酯 | 医药 | 优点：1. 能成批量连续化生产 2. 成本低 3. 环保，设备简单 | 含甘油的微胶囊 |
包接络合物法（分子包接法） | 环糊精 | 医药、食品 | 优点：1. 包裹里强 ，干燥下产品稳定 2. 流动性好，不吸湿 3. 生产成本低 缺点：包裹量低 | 油脂、香料和风味料、酸味剂、酶制剂和细胞的胶囊化 |
物理化学法 | 复凝聚法 | 明胶、阿拉伯胶 | 记录材料、香料、医药、胶粘剂 | 优点：1. 操作简单 2. 高效率和高产率 缺点：成本高 | 非水溶性的固体粉末或液体 |
油相分离法 | 聚乙烯、聚苯乙烯、乙基纤维素、硝基纤维素 | 医药、生物材料、感光材料 | 优点：固体含量高 缺点：1. 污染、易燃易爆、有毒 2. 成本高 | 水溶性或者亲水性物质的胶囊化 |
干燥浴法（复相乳液法） | 聚苯乙烯、纤维素衍生物、明胶等 | 医药、生物材料、感光材料 | 优点：胶囊机械强度大 缺点：1. 产品质量不稳定 2. 生产时间长 | 固体或液体芯材 |
熔化分散冷凝法 | 聚乙烯、石蜡等 | 医药、食品 | 优点：壁材成本低 缺点：稳定性差 | 热敏感性、挥发性物质 |
化学法 | 界面聚合 | 聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚脲等 | 记录材料、香料、农药、胶粘剂 | 优点：包封率高 缺点：要求被包裹物能耐酸碱性 | 适用于活性物质 |
原位聚合 | 聚苯乙烯、脲醛树脂、聚氨酯等 | 压敏纸、胶粘剂 | 缺点：1. 要求单体是可溶性，聚合物不可溶性 2. 成本高 | 气态、液态，水溶性和油溶性单体 |
锐孔-凝固浴法 | 聚乙烯醇、褐藻酸钠、明胶等 | 医药、香料、饲料 | 优点：1. 操作简单 2. 胶囊机械强度大 3. 胶囊粒径小 | 对紫外线光敏感的生物活性体的包囊 |
5. 微胶囊阻燃剂的应用
5.1 微胶囊在阻燃尼龙中的应用
尼龙66是力学性能和电性能都十分优异的工程塑料，微胶囊红磷是尼龙66非常有效的阻燃剂，用量较低也会产生很好的效果，在尼龙66中添加小于10%的红磷就能够很好地解决材料的阻燃性能和耐漏电性能的矛盾。
熊联明等以环氧树脂为基体、微胶囊红磷为阻燃剂，制备了电子电气封装材料。当加入10份微胶囊红磷时，可使材料的阻燃性能达到UL94V-0 级，氧指数从19.5%提高到28.2%；微胶囊红磷的添加量在一定范围内对材料的力学性能影响很小，当添加量增加到14份时，材料的拉伸强度下从48.84MPa下降到46.92MPa，弯曲强度先略有提高。
陈海群等采用溶胶-凝胶法制备了微胶囊超细红磷。试验结果表明，采用5%氢氧化铝溶液以溶胶-凝胶法制备的微胶囊红磷在150摄氏度左右真空干燥后，其稳定性较好。
5.2 微胶囊在阻燃ABS中的应用
周建等采用不同类型和不同用量的无卤阻燃剂与ABS熔融挤出制得无卤阻燃ABS。考察了阻燃剂的种类和用量对ABS阻燃效果的影响，对研制的无卤阻燃ABS进行了氧指数测试。结果表明，微胶囊红磷/Mg(OH)2复合阻燃剂质量分数为20%时，ABS复合材料的阻燃性能达到UL94V-0级。
