摘 要： 微膠囊技術(shù)作為一種先進(jìn)的封裝技術(shù)，已成為當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)。微膠囊技術(shù)將功能物質(zhì)微膠囊化，能夠顯著改善特種紙的性能和功能。在特種紙領(lǐng)域，微膠囊技術(shù)主要應(yīng)用于阻燃、復(fù)寫、香味釋放等方面。微膠囊技術(shù)的不斷發(fā)展，為特種紙的創(chuàng)新和應(yīng)用提供了廣闊的空間，推動(dòng)了特種紙行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品多樣化。本文介紹了微膠囊的優(yōu)良特性、常用壁材分類、主要制備技術(shù)，重點(diǎn)闡述了微膠囊在特種紙領(lǐng)域中的應(yīng)用情況及其在特種紙生產(chǎn)過(guò)程中性能指標(biāo)的基本要求，并對(duì)微膠囊技術(shù)在特種紙領(lǐng)域中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：微膠囊技術(shù)；特種紙應(yīng)用；壁材；性能改善

中圖分類號(hào)：TS76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 06. 012

微膠囊技術(shù)是指通過(guò)特定的技術(shù)和裝置，將固體微粒、液滴或氣體等物質(zhì)包裹在粒徑為 1～1 000 μm的半透性或密封性囊膜中的技術(shù)[1]。圖 1 為微膠囊結(jié)構(gòu)。如圖1所示，微膠囊內(nèi)包裹的固體、液體或氣體稱為囊芯 （或包合物），包覆在外層的材料稱為囊壁（或殼）。常用的微膠囊按結(jié)構(gòu)可分為單層微膠囊、雙層微膠囊和多層復(fù)合微膠囊[2]。美國(guó)NCR公司于1954年第一次采用微膠囊法制造出無(wú)碳型復(fù)寫紙[3]，從而開(kāi)啟了微膠囊法的商業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)也帶動(dòng)了該技術(shù)的迅速發(fā)展。近年來(lái)，以美國(guó)和日本為代表的一些發(fā)達(dá)國(guó)家，將該方法廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化工、香料、飼料、紡織、材料和食品等領(lǐng)域[4-6]。

1 微膠囊的特性

微膠囊壁材聚合物包裹在功能活性物質(zhì)芯材表面，構(gòu)建成致密的物理屏障，降低了其與外部環(huán)境的相互作用[7]。通過(guò)對(duì)活性材料的微膠囊化，可以改善其物理性能、提高穩(wěn)定性、降低失活率[8]并減少對(duì)人體健康及環(huán)境的危害[9]。最新研究顯示，微膠囊技術(shù)具有以下顯著的優(yōu)勢(shì)[10]。

（1） 易氧化、易分解和易受溫度、濕度等因素影響的活性材料被封裝在微膠囊中，可以減少或避免芯材性能受溫度或濕度等因素的影響，從而提高芯材的穩(wěn)定性；

（2） 降低活性物質(zhì)的擴(kuò)散和揮發(fā)，從而減少活性物質(zhì)的損失；

（3） 具有控釋或緩釋作用，并能降低毒性。微膠囊技術(shù)在藥物制劑中的應(yīng)用，可以控制芯材的釋放從而達(dá)到定向釋放效果，進(jìn)而減少藥物的副作用；

（4） 改善感官特性，在改進(jìn)其外觀和結(jié)構(gòu)的同時(shí)，遮蓋其難聞的氣味，提升嗅覺(jué)品質(zhì)；

（5） 可以把氣體、液體轉(zhuǎn)化成更易于處理、使用和貯存的固態(tài)粒子。

2 微膠囊壁材的分類

囊壁作為微膠囊的外層，決定了微膠囊的整體性能，不同的囊壁材料會(huì)對(duì)微膠囊的溶解性、緩釋作用、流動(dòng)性及滲透能力產(chǎn)生不同程度的影響。壁材的選用應(yīng)注意：①應(yīng)具有良好的成膜性和滲透性[11]，以滿足應(yīng)用的需要；②必須具備一定的塑性，以便具有一定的抗擠壓性能；③與芯材之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且在溶解度方面存在差異；④優(yōu)先選用無(wú)毒、無(wú)刺激、價(jià)格價(jià)廉、易制備的壁材。常用的微膠囊壁材可分為天然高分子材料、半合成高分子材料以及合成高分子材料3類[12-13]，常用材料和特點(diǎn)如表1所示。

2. 1 天然高分子材料

天然高分子材料來(lái)源于動(dòng)植物和微生物，資源充足且豐富，具有良好的可降解性和成膜性，由于其無(wú)毒、化學(xué)穩(wěn)定性好、生物相容性好、可生物降解等特點(diǎn)，成為目前應(yīng)用最多的微膠囊壁材。碳水化合物壁材的常用材料主要包括麥芽糊精、海藻酸鈉、阿拉伯膠、殼聚糖、纖維素等；而蛋白型壁材的常用材料則是白蛋白、明膠、豆蛋白[14]等，其中以蛋白質(zhì)為壁材的研究較多。

海藻酸鈉作為一種應(yīng)用最廣泛的微膠囊壁材材料，是由 β-D-甘露糖醛酸/古羅糖醛酸 （G） 經(jīng) 1-4 糖苷鍵聚合形成的直鏈負(fù)離子型天然多糖。海藻酸鈉作為一種新型的增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑，在食品、化妝品領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛[15-16]。海藻酸鈉室溫下能與二價(jià)陽(yáng)離子 （如 Ca2+、Ba2+等） 發(fā)生交聯(lián)[17]，使其具有較好的穩(wěn)定性；同時(shí)，其三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝，但其柔性較弱、易斷裂，因此可與陽(yáng)離子殼聚糖[18-19]通過(guò)正、負(fù)電吸附，實(shí)現(xiàn)協(xié)同增效，增強(qiáng)微膠囊的穩(wěn)定性。Thuekeaw等[20]制備了以殼聚糖和海藻酸鈉為壁材、以羅勒油為芯材的微膠囊，既保留了羅勒油的穩(wěn)定性還提高了其對(duì)外部條件的耐受性，同時(shí)，利用2種材料在酸、堿環(huán)境中的溶解特性，賦予微膠囊雙 pH 響應(yīng)性，在酸、堿環(huán)境中可控釋放，拓展其應(yīng)用范圍。

環(huán)糊精通過(guò)環(huán)糊精糖基轉(zhuǎn)移酶對(duì)淀粉進(jìn)行水解得到的一類寡糖類物質(zhì)，是一種由α-1，4-糖苷鍵相連形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部有疏水空腔，可以通過(guò)氫鍵等作用將疏水芳香物質(zhì)包裹在內(nèi)[21-23]。天然環(huán)糊精主要包括 α、β 和 γ-環(huán)糊精，其中 β-環(huán)糊精價(jià)格低廉，在結(jié)構(gòu)上具有中等大小的空腔，適合對(duì)香精等活性物質(zhì)包覆，具有較好的包埋效果[24-25]。Jiang 等[26]用 β-環(huán)糊精及其衍生物分別對(duì)艾蒿精油進(jìn)行包埋，對(duì)比發(fā)現(xiàn)β-環(huán)糊精對(duì)艾蒿精油有較好的包覆能力，且封裝效率高達(dá)90.32%。

天然高分子材料具有良好的生物相容性，且具有較低的生物毒性，但單獨(dú)使用時(shí)，其穩(wěn)定性及包封率較低。為此，很多研究試圖將多種天然高分子進(jìn)行復(fù)合，以發(fā)揮其協(xié)同作用，從而改善微膠囊的性能。此外，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)天然高分子材料進(jìn)行改性，可以得到具有良好包覆性能和安全性的半合成聚合物。

2. 2 半合成高分子材料

半合成高分子材料主要以甲基纖維素、乙基纖維素等纖維素衍生物為原料，以雙硬脂酸甘油酯、羥基硬脂醇等作為微膠囊壁材，屬于低毒性、高黏性、易水解、不宜高溫處理的半合成聚合物，需現(xiàn)配現(xiàn)用[27]。Patil等[28]采用溶劑揮發(fā)法，以乙基纖維素為壁材，以丁香油為芯材，使微膠囊中丁香油的釋放遵循一 級(jí) 動(dòng) 力 學(xué)，從 而 達(dá) 到 降 低 丁 香 油 揮 發(fā) 的 目 的。Feczkó等[29]采用溶劑蒸發(fā)法制備了以乙基纖維素為壁材的可生物降解的香蘭素微膠囊，并且與無(wú)毒的1，2，3，4-丁烷四元酸交聯(lián)，不僅保持了微膠囊的綠色安全，還提高了芯材的緩釋效果。

半合成高分子材料可以將多種物質(zhì)結(jié)合在一起形成微膠囊的壁材，這對(duì)微膠囊芯材的緩釋、包封和貯存穩(wěn)定性有顯著影響。雖然部分半合成聚合物在某些方面可以替代天然聚合物，但仍存在耐酸堿性差、高黏度以及易水解等問(wèn)題[30]，這些問(wèn)題會(huì)影響微膠囊的制備。因此，仍需對(duì)這些材料進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。

2. 3 合成高分子材料

合成高分子材料可分為生物可降解材料和非生物可降解材料，具有良好的機(jī)械性能、易成膜、化學(xué)穩(wěn)定好等特點(diǎn)。生物可降解材料主要包括聚乳酸及其共聚物，這些材料均具有良好的生物相容性和易降解等優(yōu)點(diǎn)[31]，主要用于制備藥物緩釋微膠囊。非生物可降解材料包括聚氨酯[32]、脲醛樹(shù)脂、聚脲[33]、三聚氰胺樹(shù)脂等，這類材料在制備過(guò)程中易產(chǎn)生副作用且生物相容性差，在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制[34]。Escobar 等[35]以三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂為壁材采用原位聚合法制備了微膠囊，并研究了不同配比的三聚氰胺-甲醛對(duì)微膠囊性能的影響。

合成高分子材料具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高、成膜性好、儲(chǔ)存和運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，但其制備過(guò)程中所需的有機(jī)溶劑價(jià)格昂貴，且易產(chǎn)生環(huán)境污染，因此，新型可降解材料受到了人們的重視。

3 微膠囊的制備方法

高效的微膠囊化設(shè)計(jì)，除了與壁材、芯材有關(guān)外，還與其制備工藝有關(guān)。微膠囊的制備方法已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)，根據(jù)不同的工藝過(guò)程，可分成化學(xué)法、物理法和物理化學(xué)法3類，其特點(diǎn)、適用范圍和應(yīng)用對(duì)象均有所不同[36-37]，如表2所示。

3. 1 物理法

將芯材和壁材混合均勻后，通過(guò)改變外界條件或外力作用，使溶解后的成膜物質(zhì)脫離溶液，通過(guò)包覆芯材實(shí)現(xiàn)微膠囊化。在這些方法中，最常用的有噴霧干燥法、空氣懸浮法、擠壓法等。

3. 1. 1 噴霧干燥法

噴霧干燥法是把壁材和芯材制成一種混合溶液，然后再經(jīng)過(guò)噴霧干燥噴嘴將熱氣吸走，從而獲得一種顆粒狀的制品，具體工藝流程如圖2所示。噴霧干燥法制備的微膠囊粒徑一般在1 000 μm左右[38]。噴霧干燥法成本低，且易獲得，并且可以連續(xù)地進(jìn)行大規(guī)模加工，目前已在工業(yè)中有廣泛使用，主要應(yīng)用于生產(chǎn)油脂和粉末香料等。吳曉齡等[39]研究了噴霧干燥技術(shù)制備藍(lán)莓花青素微膠囊的效果，優(yōu)化了噴霧干燥法相關(guān)參數(shù)，得到的樣品在光照和高溫等不利條件下比天然花青素更穩(wěn)定。Bolimowski等[33]采用噴霧干燥法研究不同壁材對(duì)石榴花青素微膠囊中花青素保留率的影響，結(jié)果表明，噴霧干燥法能夠保留大部分的石榴花青素單體。劉楠楠[40]利用阿拉伯膠與大豆分離蛋白作為壁材，對(duì)芝麻油進(jìn)行噴霧干燥，使其耐熱性能得到明顯改善。

3. 1. 2 擠壓法

擠壓法是目前常用的微膠囊制備工藝，工藝過(guò)程為：在芯材中加入制備好的親水性膠體溶液，并且進(jìn)行混合，再通過(guò)注射針擠出混合液，逐滴注入固定液中，并根據(jù)針尖的直徑、液滴落下的距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)微膠囊形狀、尺寸的控制。該方法操作簡(jiǎn)便、成本低廉，已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，主要適用于漿體和液體的微膠囊化，可形成粒徑為 400～2 000 μm 的膠囊顆粒。Vesale Pharma 是一家知名的益生菌制造商，其通過(guò)擠壓法制備了一種粒徑為 150～600 μm 且能在多種逆境下存活的益生元微膠囊[41]。

3. 1. 3 空氣懸浮法

空氣懸浮法利用流化床內(nèi)強(qiáng)烈的氣流作用，在芯材表面覆蓋一層具有特定黏性的壁材溶液，再利用向上通過(guò)流化床的熱風(fēng)蒸發(fā)其中的溶劑，實(shí)現(xiàn)微膠囊化[42]。該技術(shù)已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，主要采用熱熔物等形式的成膜材料對(duì)芯材進(jìn)行包埋。黃序等[43]利用空氣懸浮法制備了微膠囊，對(duì)益生菌有一定的防護(hù)作用，可以促進(jìn)益生功效的發(fā)揮。

3. 2 化學(xué)法

3. 2. 1 界面聚合法

界面聚合法是在2種互不相溶的溶劑中分別加入2 種活性單體，再添加乳化劑，使 2 種活性單體在2 種溶劑中進(jìn)行混合，這 2 種活性單體由于溶解性差異，分別位于各自的溶劑相中，并且在2種溶液間的界面處進(jìn)行共聚，具體工藝流程如圖3所示。界面聚合法在工業(yè)生產(chǎn)也有廣泛應(yīng)用，利用該技術(shù)制備得到的微膠囊常用于包埋甘油、醫(yī)用潤(rùn)滑油等液態(tài)芯材。董利敏等[44]利用界面聚合技術(shù)，以橄欖油為芯材，聚氨酯為壁材，制備出一種具有抗衰老作用的微膠囊。

3. 2. 2 原位聚合法

原位聚合法是將高分子單體溶于含乳化劑的水中，然后與不溶于水的芯材進(jìn)行劇烈攪拌，使其在溶液中均勻分散，然后交聯(lián)得到微膠囊，工藝流程如圖4所示。與其他微膠囊制備方法相比，原位聚合法相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低、得率高、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化[45]，因此在工業(yè)生產(chǎn)中有大量應(yīng)用。來(lái)水利等[46]采用原位聚合法，以苯乙烯-二苯乙炔為壁材，環(huán)氧樹(shù)脂、苯甲醇為芯材，制備出一種具有實(shí)現(xiàn)自修復(fù)功能的微膠囊。

3. 2. 3 銳孔-凝固浴法

銳孔-凝固浴技術(shù)是將高聚物與基體材料溶于相同的溶液中，通過(guò)微孔板 （如滴管、注射器） 向固化劑中滴入混合液，使其快速固化形成微膠囊。屈小媛等[47]采用銳孔-凝液相結(jié)合的方法以海藻酸鈉、殼聚糖為壁材對(duì)樹(shù)莓果汁進(jìn)行了包埋，包埋率達(dá)87.15%。

3. 3 物理化學(xué)法

3. 3. 1 單凝聚法

單凝聚法又稱沉降法，是指在高分子壁材中添加沉淀劑，將芯材與基質(zhì)一同從溶液中分離出來(lái)，進(jìn)而制成微膠囊。杜靜玲等[48]通過(guò)單凝聚法制備了以明膠和聚天冬氨酸為壁材、VA 棕櫚酸為芯材的微膠囊，包封率達(dá)84.30%。

3. 3. 2 復(fù)凝聚法

復(fù)凝聚法是將2種具有不同電荷性質(zhì)的聚合物通過(guò)離子之間的作用力進(jìn)行交聯(lián)，由于2種聚合物在等電點(diǎn)附近的溶解度減小，進(jìn)而從溶液中沉淀出來(lái)形成微膠囊[49]，具體工藝流程如圖 5所示。該技術(shù)因其操作簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。Hari等[50]利用復(fù)合凝聚技術(shù)制備了包裹牛血清蛋白的海藻酸鹽-殼聚糖微膠囊，探究了其在不同pH條件下的緩釋規(guī)律。

3. 3. 3 干燥浴法

干燥浴法（復(fù)相乳液法）是指在易揮發(fā)的介質(zhì)中，使壁材和芯材發(fā)生乳化，然后經(jīng)過(guò)加熱、減壓、攪拌、萃取、冷凍干燥等工藝除去溶劑，制備成微膠囊[51]。

4 微膠囊在特種紙中的應(yīng)用

4. 1 無(wú)碳復(fù)寫紙

美 國(guó) 的 NCR 公 司 發(fā) 明 的 無(wú) 碳 復(fù) 寫 紙，也 稱 為“壓敏紙”，其表面為白色，只在遇到鋼筆或印刷機(jī)的壓力時(shí)才顯示出色彩，是一種清潔、實(shí)用、使用方便的復(fù)寫紙。無(wú)碳型復(fù)寫紙是最早也是最具實(shí)際意義的一種應(yīng)用微膠囊技術(shù)的產(chǎn)品。

無(wú)碳復(fù)寫紙通常由上、中、下3種紙張組成，上層紙?jiān)谄浔硞?cè)涂布有隱色的壓敏素微膠囊，中間層的紙?jiān)谏厦鎮(zhèn)韧坎加酗@色劑，在其背面涂布有與上一張同樣的壓敏素微膠囊，而下一層紙僅在上面涂布有顯色劑，將上中下 3種紙張依次層疊[52]，在筆或印刷機(jī)的壓力下，上層紙背面的微膠囊被撐破，壓敏顏料的溶液與下一張紙上的顯色劑發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到在第2張和第3張復(fù)寫紙進(jìn)行拷貝記錄的目的。

作為無(wú)碳復(fù)寫紙的核心組分，微膠囊化程度直接影響到碳筆的書寫質(zhì)量和復(fù)稿率。在無(wú)碳復(fù)寫紙中，微膠囊的體積分?jǐn)?shù)通常在 40%～50%，影響其品質(zhì)的因素有微膠囊的形狀、大小和包膜強(qiáng)度等。無(wú)碳復(fù)寫紙使用的微膠囊通常是球形的，粒徑為 3～8 μm，并需要分散均勻的粒度，如果微粒粒徑太大，則會(huì)導(dǎo)致壁薄易破碎，在制造和運(yùn)輸時(shí)容易變色；如果粒徑太小，破碎時(shí)用力過(guò)大，將會(huì)影響到碳筆的質(zhì)量和復(fù)本數(shù)[53]。無(wú)碳復(fù)寫紙所使用的微膠囊是一種高分子復(fù)合物，其囊膜的強(qiáng)度太大，雖然在涂布工藝等工序中不容易被損壞，但成紙后的復(fù)寫聯(lián)數(shù)量卻會(huì)降低；如果膜的強(qiáng)度太低，則在涂布過(guò)程中容易被破壞。

目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的無(wú)碳復(fù)寫紙所使用的微膠囊多為國(guó)產(chǎn)，且多采用原位聚合的方法，即蜜胺醛、脲醛等作為囊殼。甄朝暉等[54]以馬來(lái)酸酐聚合物 （SMA）為乳化劑，利用原位聚合技術(shù)，成功地制備了壓敏的脲醛微膠囊，并用于制備無(wú)碳復(fù)寫紙，確定了以尿素和甲醛質(zhì)量比1∶2、pH值3～4、溫度70 ℃、保溫6 h為最佳的制備工藝。按該方法制備的微膠囊粒徑大小均一，包封率高。

4. 2 熱敏紙

熱敏紙最早在1951年由美國(guó)3M公司提出，主要應(yīng)用于傳真機(jī)、商標(biāo)、賽馬投注票、醫(yī)療器械、航空登記卡、各類票據(jù)標(biāo)簽、地震儀器等方面。

將一種“熱敏涂料”涂在基紙上從而制得熱敏紙，其中“熱敏涂料”由無(wú)色染料、顯色劑、黏合劑、潤(rùn) 滑 劑、增 感 劑 等 組 成[55]。這 種 涂 料 在 低 于70 mL時(shí)通常不顯色，當(dāng)傳真機(jī)接收到被測(cè)對(duì)象的掃描信號(hào)后，傳真機(jī)熱頭立即發(fā)出一個(gè)電脈沖，對(duì)感熱涂層進(jìn)行加熱，使無(wú)色的染料和顯色劑在加熱過(guò)程中熔化，顏色由無(wú)色變成彩色，傳輸?shù)膱D像就此被顯示。熱敏紙的成像過(guò)程和無(wú)碳復(fù)寫紙類似，但由于一開(kāi)始熱敏紙紙張上的無(wú)色染料和顯色劑涂布在同一表面上，沒(méi)有利用微膠囊將其分開(kāi)，所以在外部環(huán)境干擾下，很容易出現(xiàn)變色現(xiàn)象。已有研究表明，采用無(wú)色染料或顯色劑對(duì)2種反應(yīng)試劑進(jìn)行微膠囊化，可將2種反應(yīng)試劑分別包封于微膠囊壁上，以避免其在貯存時(shí)發(fā)生自顯色現(xiàn)象，進(jìn)而可延長(zhǎng)貯存期[56]。

近日，日本富士公司研制出一種利用熱敏作用來(lái)制造各種色彩的熱敏紙，將發(fā)色劑封裝在一個(gè)微小的膠囊里，再將其涂布在紙張上，由此得到彩色熱敏紙，當(dāng)紙張開(kāi)始加熱時(shí)，它會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生變化。日本愛(ài)媛縣造紙研究所已成功研發(fā)出一種“熱敏性立體影像紙”，該紙張由一種粒徑10～20 μm的泡沫狀微膠囊和丙烯熱塑性樹(shù)脂混合后，涂覆在紙張上，經(jīng)加熱后，涂層部位會(huì)膨脹、鼓起 10 倍，從而得到一幅立體圖像。

4. 3 防偽紙

4. 3. 1 印花防偽紙

印花防偽紙是將染料進(jìn)行微膠囊化，然后在紙張上進(jìn)行涂覆或施膠，在高溫、蒸汽和壓光等條件下微膠囊破碎，使染料上染至紙張，產(chǎn)生彩色雪花斑，以達(dá)到防偽的目的。所選用的微膠囊粒徑通常為 10～100 μm，太大或太小均會(huì)對(duì)“雪花斑”產(chǎn)生不利的影響?？舍槍?duì)使用者的要求，匹配不同的微膠囊顏料，使其具有獨(dú)特的防偽功效。此外，紙張上彩色雪花點(diǎn)的不規(guī)則漫射性使防偽紙的防近視效果更佳。印花防偽紙的成本只有彩棉防偽紙的40%，但其印刷性能優(yōu)于彩棉，因此在護(hù)照、股票、學(xué)位證書和商標(biāo)等防偽領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[57]。

4. 3. 2 可逆熱致變色防偽紙

可逆熱致變色防偽紙，就是通過(guò)將可反轉(zhuǎn)熱致變材料進(jìn)行微膠囊化，而后通過(guò)漿內(nèi)添加或涂布的方式與紙張復(fù)合的防偽紙[58]。所謂可逆熱致變色材料，是一種“智能材料”，在一定的溫度范圍內(nèi)其顏色可以隨著的升降發(fā)生可逆變化。

在實(shí)際使用中，一般將熱致變色微膠囊的變色溫度控制在 34～36 ℃[59]，與人體體溫相近，通過(guò)手的接觸，可以改變產(chǎn)品的圖案色彩，以此來(lái)判斷產(chǎn)品的真?zhèn)?。用于可逆變色防偽紙張的微膠囊一般需要滿足以下條件：①粒徑lt;10 μm、分散均勻；②顏色變化敏感：③強(qiáng)度高；④具有較好的抗老化性能；⑤具有較高的溫度耐受性。

4. 4 香味紙

由于香精中的大部分有機(jī)組分易揮發(fā)且化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，因此，在使用、貯存過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)揮發(fā)、流失甚至分解變質(zhì)的問(wèn)題。由于微膠囊可以有效地延長(zhǎng)揮發(fā)性成分的貯存時(shí)間[60]，所以對(duì)其進(jìn)行微膠囊化可以延長(zhǎng)香氣的釋放時(shí)間。為實(shí)現(xiàn)香氣的有效釋放，在微膠囊壁上設(shè)計(jì)了大量的微孔孔道，通過(guò)調(diào)節(jié)孔道尺寸實(shí)現(xiàn)香氣的快速釋放。與沒(méi)有添加微膠囊的紙張相比，采用微膠囊劑制成的香味紙?jiān)谙銡獗３謺r(shí)間上極大提高[61]。

4. 5 電子紙

電子紙也被稱為“數(shù)碼紙”或“能源紙”，兼具了紙和電子元件的特點(diǎn)，是一種將傳統(tǒng)的紙質(zhì)打印技術(shù)與電腦顯示技術(shù)結(jié)合起來(lái)的產(chǎn)品。電子紙的種類很多，主要有電泳顯示電子紙、液晶顯示電子紙、磁顯示電子紙等[62]。

電泳顯示電子紙的基本原理是在有機(jī)溶劑 （如橄欖油、異丙醇、四氯化碳） 中分散二氧化鈦、聯(lián)苯胺有機(jī)顏料和電荷控制劑等，將顏料溶于溶劑中，將其包封于氧化銦錫透明玻璃電極間，實(shí)現(xiàn)黑白或彩色顯示。由于帶電粒子之間存在著不同的電荷吸引，或存在其他分子間作用力，電泳粒子極易團(tuán)聚、沉淀，導(dǎo)致其壽命較短。1989年 E-ink公司創(chuàng)辦人首次采用微膠囊技術(shù)進(jìn)行電泳顯示[63]，使電泳顯示技術(shù)取得重大突破。利用微膠囊對(duì)懸浮液進(jìn)行乳液分散，降低了顆粒間的碰撞和作用力，從而達(dá)到了避免顆粒團(tuán)聚的目的。電泳結(jié)果表明，用于電子紙的微膠囊必須具備以下特征：囊壁呈透明、平滑、具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、平均粒徑30～300 μm且分布范圍狹窄[64]。

4. 6 鏡面防霧紙

鏡面防霧紙的主要作用是防止鏡面起霧，提高鏡面的清晰度和使用便利性。目前鏡面起霧的解決辦法是用抹布擦拭，但過(guò)不了多久就會(huì)恢復(fù)原狀，用布蘸上少許防霧劑涂在玻璃，在使用上極其不便。采用微膠囊化工藝，通過(guò)將防霧劑包裹在微膠囊中，制成具有壓敏性的材料[65]。當(dāng)使用這種防霧紙擦拭鏡面時(shí)，部分微膠囊會(huì)破裂，防霧劑被釋放出來(lái)并涂覆在鏡面上，形成一層防霧膜，從而防止水汽凝結(jié)成水珠，保持鏡面的清晰。這種方法不僅方便快捷，而且衛(wèi)生環(huán)保。使用后，鏡面能夠長(zhǎng)時(shí)間保持清晰，即使在溫差較大的環(huán)境中也能有效防止起霧。

4. 7 卸妝用紙

將除臭劑、卸妝劑、去垢劑等制成微膠囊，并添加到紙巾中，制成“卸妝紙”。在卸妝時(shí)，將其敷在臉上，因摩擦而導(dǎo)致微膠囊破裂，釋放出液體，達(dá)到殺菌除臭、溶解化妝品等功效[66]。由于微膠囊的包覆，加入的液態(tài)成分在囊壁內(nèi)不會(huì)揮發(fā)，能長(zhǎng)久保存[67]。

4. 8 卷煙用紙

卷煙紙對(duì)卷煙燃燒過(guò)程有調(diào)節(jié)作用，研制適合卷煙紙并能包裹香精和某些特定功能物質(zhì)的微膠囊體，可在吸氣時(shí)使卷煙釋放被包裹的芯材，從而調(diào)整卷煙的煙度，提高卷煙抽吸質(zhì)量。卓浩廉等[68]將棗香微膠囊復(fù)合到香煙紙中，制備了一種具有香氣的卷煙紙，其緩釋性能好，能很好地遮蓋香煙中的雜質(zhì)，并能讓煙霧變得柔軟、細(xì)致。左滿興等[69]通過(guò)人工浸漬法，將香料微膠囊均勻地涂布在卷煙紙上，制成了一種在4個(gè)月后仍具有香味的摩擦釋香型卷煙紙，揉搓1～5次后，仍保留較好的香氣，并且在抽吸過(guò)程中，還能將其輸送到香煙的主要煙氣中。周明華等[70]對(duì)常規(guī)卷煙紙噴涂或浸漬一種分子包覆物質(zhì)層，可減少香煙煙氣中一氧化碳、亞硝胺等有害物質(zhì)的含量。采用上述方法，可以在吸氣之前阻止香氣的散發(fā)，也可以防止由于香料的燃燒而引起香氣的變化，從而保持原有的香氣。另外，在包覆后，香料不易受到外界環(huán)境的干擾，儲(chǔ)存穩(wěn)定，且能消除各成分間的相互影響。在卷煙紙中添加微膠囊制成香煙，能夠提高卷煙的香氣和抽吸品質(zhì)，顯著提升卷煙的理化性質(zhì)和感官評(píng)價(jià)，并利用微膠囊技術(shù)解決了卷煙紙中特征性香料難于應(yīng)用的問(wèn)題。

5 微膠囊在特種紙生產(chǎn)過(guò)程中的性能指標(biāo)

特種紙因其獨(dú)特的性能和廣泛的用途，被廣泛應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)療、印刷、建筑、電子等多個(gè)領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，微膠囊技術(shù)可以發(fā)揮重要作用，如提高紙張的阻燃性能、實(shí)現(xiàn)墨水的緩釋效果、增加紙張的香味等，從而滿足消費(fèi)者對(duì)特種紙更高層次的需求。在特種紙生產(chǎn)過(guò)程中，微膠囊的性能和指標(biāo)對(duì)其應(yīng)用效果至關(guān)重要，微膠囊在特種紙中的應(yīng)用需滿足多項(xiàng)性能要求。首先，粒徑及其分布應(yīng)控制在一定范圍，如無(wú)碳復(fù)寫紙中最佳粒徑為5～10 μm，以確保均勻分布和穩(wěn)定功能發(fā)揮；其次，微膠囊須具備良好的機(jī)械強(qiáng)度，包括耐壓性和耐磨性，以防止在加工和使用過(guò)程中不被破壞；此外，微膠囊應(yīng)具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以防止在高溫處理或與化學(xué)物質(zhì)接觸中性能下降或分解；微膠囊的壁材還需具備良好的密封性，防止芯材泄漏，同時(shí)與特種紙的其他成分保持良好的相容性，以確保整體性能不受影響；最后，根據(jù)具體應(yīng)用需求，微膠囊須具備相應(yīng)的功能性，如顯色、阻燃、防偽等，以滿足特種紙的特定功能需求[71]。這些指標(biāo)和性能要求確保了微膠囊在特種紙生產(chǎn)中的有效應(yīng)用，從而提升特種紙的功能性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

6 微膠囊的技術(shù)在特種紙中的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)微膠囊研發(fā)起步較晚，主要依靠進(jìn)口，因此成本較高，制約了其在國(guó)內(nèi)的推廣。然而，隨著對(duì)微膠囊研究的進(jìn)一步加深，尤其是新型壁材的探索、新制備工藝的開(kāi)發(fā)及加工裝備的改進(jìn)，微膠囊將對(duì)造紙工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用，但仍存在一些不完善之處，如微膠囊尺寸均勻性及性能穩(wěn)定性的控制、緩釋速度的精確調(diào)控、低成本微膠囊壁材的探索以及大規(guī)模生產(chǎn)等問(wèn)題。

微膠囊技術(shù)在特種紙中的發(fā)展趨勢(shì)是不斷拓展其應(yīng)用范圍和提升特種紙性能。在特種紙領(lǐng)域，微膠囊技術(shù)已在阻燃、復(fù)寫、緩釋香味等方面得到了應(yīng)用，這些應(yīng)用提升了特種紙的性能，如阻燃微膠囊、墨水微膠囊、香精微膠囊等。同時(shí)，微膠囊的穩(wěn)定性也需進(jìn)一步提高，以確保特種紙?jiān)趦?chǔ)存、運(yùn)輸和使用過(guò)程中的性能不受影響，如電子紙中應(yīng)用的電泳墨水微膠囊需具備良好的分散性和穩(wěn)定性。其次，環(huán)保與可持續(xù)性要求日益突出，特種紙行業(yè)將更加注重產(chǎn)品的可降解性，微膠囊在制備過(guò)程中應(yīng)盡量使用可降解的材料 （如生物基材料），并采用環(huán)保的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，減少生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染。此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能技術(shù)的發(fā)展，特種紙將向智能化方向發(fā)展，微膠囊可用于制備智能變色紙、溫敏紙等，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)和信息的傳遞，同時(shí)消費(fèi)者對(duì)特種紙的需求將更加個(gè)性化和多樣化，微膠囊技術(shù)可以根據(jù)不同的客戶需求，定制具有特定功能和外觀的特種紙。成本與效率方面，微膠囊的制備成本需不斷降低，以提高特種紙的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)微膠囊在特種紙中的應(yīng)用需要與特種紙的生產(chǎn)過(guò)程相匹配，提高生產(chǎn)效率。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，微膠囊技術(shù)將在特種紙領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更多新的應(yīng)用，進(jìn)一步拓展特種紙的功能和用途。同時(shí)，大力發(fā)展微膠囊技術(shù)也被視為特種紙拓展品種及功能的有效手段。因此，可以預(yù)見(jiàn)微膠囊技術(shù)在特種紙中的發(fā)展趨勢(shì)將持續(xù)向好，為特種紙行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。

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（責(zé)任編輯：蔡 慧）