载水胶囊是指利用天然的或者合成的成膜材料将水或水溶液包裹在内形成的具有核壳结构的物体,其在一些特定领域比如食品、烟草、化妆品、制药等具有重要的应用价值。液体弹珠是由疏水性的无机或聚合物颗粒吸附在液滴表面稳定气-液界面所形成的复合液滴,其粒径均一可控且形成过程简单,为载水胶囊的制备提供了全新的思路。然而,由于疏水性微粒构成的壳层具有多孔性,使得液体弹珠内部的液体会快速蒸发,严重影响了载水胶囊的保存和稳定性。如何抑制液体弹珠内部水分的挥发,提高弹珠的适用期和储存期,是目前亟待解决的关键问题。紫外光固化技术具有效率高、能量消耗低、固化快、对环境基本无污染、成本低、能在室温下固化以及节省空间等优点。在紫外光照射下,光引发剂能迅速生成自由基或离子,引发预聚物和活性单体聚合交联成网状结构,实现从树脂(液体)到聚合物(固体)的瞬时转化,同时光固化涂层具有较好的水蒸气阻隔性能。蒙脱土、氧化石墨烯复合材料中片层填料可以有效延长气体分子的扩散路径,从而显著提高聚合物的阻隔性能。基于此,本论文利用疏水性二氧化硅微粒包覆水滴制备了液体弹珠,利用α-氰基丙烯酸乙酯的湿气固化特性对液体弹珠进行封装,制备了载水胶囊。进一步通过光固化涂层以及蒙脱土、氧化石墨烯复合材料封装载水胶囊。主要研究工作如下:1、光固化涂层封装液体弹珠制备载水胶囊及其性能研究利用二氧化硅微粒包裹水滴制备了液体弹珠,通过SEM、数码相机等手段对液体弹珠的形貌进行了表征。利用α-氰基丙烯酸乙酯的湿气固化行为将其涂覆在液体弹珠表面,固化后得到了聚α-氰基丙烯酸乙酯封装的载水胶囊,分别将环氧丙烯酸酯、环氧大豆油丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯进一步涂覆在聚α-氰基丙烯酸乙酯封装的载水胶囊表面,得到光固化涂层封装的载水胶囊。采用实时傅里叶变换红外光谱研究了光固化涂层的双键转化率,探讨了涂层的硬度、耐水性等基本性质,并研究了载水胶囊的力学强度及保水性能。结果表明,载水胶囊基本呈球形,液体弹珠外壳由多孔的二氧化硅微粒构成,而载水胶囊外壳变为致密的聚合物膜,并且其水分挥发速率明显降低。进一步通过光固化涂层封装的载水胶囊表面带有光泽,涂层厚度较为均匀,相比于聚α-氰基丙烯酸乙酯封装的载水胶囊,其力学强度显著提升,并随着光固化涂层层数的增加逐渐增加。光固化涂层封装的载水胶囊水分挥发速率显著降低,在30℃、30 RH%的条件下,水分完全挥发所需要的时间从1天延长至7天,并随光固化涂层层数的增加逐渐降低。在35℃、30 RH%的条件下,当光固化涂层为4层时,所得到的载水胶囊在放置8天后仍保留47.1%的水分。聚α-氰基丙烯酸乙酯涂层和光固化涂层组成的壁材赋予了载水胶囊良好的水蒸气阻隔性能和力学性能,在化妆品、制药、烟草等领域具有潜在应用价值。2、蒙脱土复合光固化涂层封装液体弹珠制备载水胶囊及其性能研究首先利用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与蒙脱土(MMT)离子交换制备了MMT-CTAB,再利用硅烷偶联剂3-(异丁烯酰氧)丙基三甲基硅烷(MPS)与MMT-CTAB反应制备了MMT-CTAB-MPS,然后将上述有机蒙脱土与环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)混合均匀,制备了蒙脱土复合光固化树脂。采用实时傅里叶变换红外光谱研究了光固化复合涂层的双键转化率,探讨了复合涂层的硬度、耐溶剂性等基本性质;通过SEM、TGA等表征手段对复合材料的截面形貌、热稳定性能等进行了探究。进一步利用该蒙脱土复合涂层封装液体弹珠制备了载水胶囊,对胶囊的形貌、保水性能等进行了研究。结果表明,蒙脱土呈片状,通过CTAB改性后蒙脱土的层间距增加;随着有机蒙脱土含量的增加,复合涂层的摆杆硬度和热稳定性能逐渐增加,而最终双键转化率和透过率逐渐降低;不同添加量时,有机蒙脱土在AESO中均分散良好,其层间距进一步增大;相比于纯AESO封装的载水胶囊,蒙脱土复合材料封装的载水胶囊颜色较深,水分挥发速率进一步降低。在35℃、30 RH%的条件下,当涂覆四层加入5 wt%MMT-CTAB和5 wt%MMT-CTAB-MPS的复合涂层时,所得到的载水胶囊内水分在放置8天后分别剩余53.3%和53%,蒙脱土填料延长了水蒸气在聚合物中的扩散路径,从而降低了复合涂层的水蒸气透过率。3、氧化石墨烯复合光固化涂层封装液体弹珠制备载水胶囊及其性能研究利用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并对其进行了有机改性,将改性后的氧化石墨烯与AESO混合均匀制备了氧化石墨烯复合光固化树脂。通过数码相机、SEM、AFM考察了氧化石墨烯的形貌;采用实时傅里叶变换红外光谱研究了光固化复合涂层的双键转化率,探讨了复合涂层的硬度、耐溶剂性等基本性质;通过SEM、TGA等手段对复合材料的截面形貌、热稳定性能等进行了表征。进一步利用该氧化石墨烯复合涂层封装液体弹珠制备了载水胶囊,对胶囊的形貌、保水性能等进行了研究。结果表明,氧化石墨烯为呈片状;利用十八胺(ODA)、二苯基亚甲基二异氰酸酯(MDI)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)对GO改性后其层间距增大;随着改性后的GO含量的增加,复合涂层的摆杆硬度、最终双键转化率逐渐降低,热稳定性能、透过率也逐渐降低。相比于纯AESO封装的载水胶囊,氧化石墨烯复合涂层封装的载水胶囊为黑色,其保水性能有所提升。在35℃、30 RH%的条件下,当涂覆四层加入3 wt%GO-ODA和3 wt%GO-MDI-HEMA的复合涂层时,所得到的载水胶囊内水分在放置8天后分别剩余53.1%和52.6%。