产品的物理化学性能评价是微胶囊化产品从制备到应用的必经之路。本文将从微胶囊的表面形态、力学性、扩散性和热稳定性等几个方面的性能表征进行介绍。

1.微胶囊表面形态结构及表征。微胶囊有单壁、多壁、核壳型和镶嵌型等多种结构形式。其中微胶囊的粒径与壁厚对微胶囊的应用有重要意义。

纺织中的微胶囊一般是微米级大小，例如香味微胶囊的粒径一般在10-15μm^[1]，如果粒径太大，微胶囊就无法渗透到织物内部，不仅影响织物性能，还会造成织物手感变差。微胶囊粒子的表面结构可通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)等仪器来观察（如图1）。微胶囊粒径变化主要用电子显微镜观察统计法、激光粒度分析法、电超声粒度分析法和高速离心沉降法等对微胶囊粒子的尺寸进行统计分析。

微胶囊的壁厚可通过光学显微镜、SEM或TEM测得，另外利用原子力显微镜(AFM)也可观察微胶囊壁厚，并获得微胶囊的结构形态与力学性能曲线。

a为一种相变微胶囊SEM图               b为微胶囊TEM图

图1  微胶囊SEM和TEM图

2.微胶囊的力学性能及表征。微胶囊的力学强度主要包括囊壁的弹性、韧性、致密性等，是影响微胶囊的使用时间、重复利用次数和使用方式的一个重要参数。一般通过破损率来表征微胶囊的力学强度，破损率是经历一定循环次数或振荡一定时间之后破裂的微胶囊数与实验所用的总的微胶囊数的比值。破损率越低，说明力学强度就会越高。

3.微胶囊的扩散性能及表征。扩散性能包括芯材分子在囊膜中的截留分子量和扩散系数。截留分子量指无法透过微囊膜的芯材最小分子量，扩散系数则表明芯材通过胶囊膜时的快慢程度。囊壁的扩散性能对微胶囊的物质包埋与释放至关重要，除与囊壁的化学组成相关外，膜的厚度、膜孔的大小、分布及密度是决定微胶囊膜扩散性能的重要因素。微胶囊的扩散性能常用扩散系数Dx或渗透性常数P来表示，其中渗透性常数P是表观扩散系数和膜厚共同作用的结果（见公式1），占主导作用的参数变化最终决定渗透性常数的变化^[2]。

                         P=Dx/h                       （1）

式中：P——渗透性常数；

          Dx——扩散系数；

          h——膜厚。

4.微胶囊的热稳定性能及表征。微胶囊的热稳定性能与囊壁的组成、厚度及芯材受热后的体积膨胀密切相关，可利用差示扫描量热法(DSC)、差示热分析法(DTA)、热重分析法(TGA)等进行分析。运用DSC分析技术可在程序控温条件下，得到微胶囊的熔点、结晶热熔、熔化焓、结晶温度等。TGA谱图可用来判断微胶囊壁材的热稳定性，并为微胶囊的温度极限和加工温度区间提供依据（如图2）。

a为薰衣草精油，b为阿拉伯胶，c为阿拉伯胶包覆薰衣草精油的微胶囊

图2 TG-DTC曲线示意图

5.其他性能及表征方式。微胶囊的包封率是常用来表征微胶囊性能的表征手段之一。包封率是指微胶囊产品中芯材含量与制备微胶囊时芯材初始加入量的比值。一般来说包封率越大，表明反应越完全。包封率常用的测试方法有芯材含量法和微胶囊分解法^[3]。前者根据芯材的不同选择相应的测试方法，后者通常利用热重法判断壁材完全分解温度，利用壁材分解前后的质量差，算出芯材重量，进而获得包封率。

另外对于缓释型微胶囊，如香味微胶囊，其缓释性能的表征极其重要，通过对缓释性能的研究，可以指导生产工艺，以制备出具有期望缓释期及释放速率的微胶囊。目前常用的方法有称重法、热重法、吸光度法、色谱法等^[4]。由于芯材中香料物质不稳定，精油的组分、含量易随时间的变化而变化，故研究人员多采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS），将释放出的气态香精富集后，采用内标法通过香精成分含量的变化来描述香味微胶囊的释放过程^[5]（如图3）。

a为20℃薰衣草精油挥发性，b为20℃薰衣草微胶囊的释放曲线

图3 微胶囊释放曲线示意图

参考文献：

[1]周菁，付仁春，郑保忠. 现代纺织中的微胶囊技术[J]. 云南化工，2003:5.

[2]黄玲，刘素芳. 微胶囊的表征与检测[J]. 印染, 2007, 33(22):3.

[3]刘婷，但卫华，但年华，等. 微胶囊的制备及其表征方法[J]. 材料导报，2013, 27(21):4.

[4]张艳. 香精微胶囊的缓释性能测试方法研究[C]. 全国服装及纺织面料质量控制论坛. 2009:45-47.

[5]康改娟. 芳香植物精油微胶囊缓释性能的测定及其应用[D]. 华东理工大学.