在一种由三聚糖胶、桉树提取物和掺铜的巴格达石组成的复合材料中，协调双电纺/海绵结构以实现骨组织工程的应用

《Polymer》：Harmonizing dual electrospun/sponge structures within a triad gellan gum/eucalyptus/Cu-doped baghdadite composition for bone tissue engineering

微胶囊技术用于改进铂金催化剂稳定性和硫化温度，通过GE/OSA-GA复合壁材实现室温储存20小时，并降低硫化温度至60°C，同时保持硅橡胶机械性能和环保性。

　　本研究旨在解决传统加成固化硅橡胶系统中存在的多个问题，包括固化温度过高（通常为100至200摄氏度）、产品颜色退化以及固化过程控制不足等。这些问题限制了硅橡胶在某些精密应用领域的使用，特别是在需要保持外观质量或对环境友好性的场景中。因此，研究团队提出了一种基于微胶囊技术的新型绿色改性策略，以期在不牺牲性能的前提下，实现更低的固化温度和更长的室温储存时间。

硅橡胶作为一种兼具无机和有机成分的高分子弹性体，其固化与交联技术对于加工效率和适用场景的适应性具有决定性作用。目前，硅橡胶在建筑、航空航天、汽车、医疗、国防和电子设备等多个领域得到了广泛应用，这得益于其出色的变形抗性、优秀的抗震性能、较长的使用寿命以及无毒、环保的燃烧特性。然而，不同的固化方式也伴随着各自的局限性。例如，过氧化物固化通常需要较高的温度，适合耐高温系统；而紫外固化虽然能实现相对较快的交联速率，但依赖特定设备，且存在光引发剂迁移的风险；此外，缩聚固化过程中会释放出酒精副产物，可能导致产品体积收缩和界面缺陷。相比之下，基于铂催化硅氢加成机制的加成固化系统，因其无副产物生成和常温固化的特点，在诸如生物医用设备和柔性电子等高精度领域表现出显著的技术优势。然而，铂催化剂（如Karstedt催化剂）的高活性也带来了固化过程难以控制的问题，因此需要通过物理隔离或化学抑制剂进行调控。

传统抑制剂虽然能够延长催化剂的储存时间，但它们通常需要在高温下才能分解，这在低温度应用中受到限制。此外，铂催化剂与抑制剂形成的深色复合物会影响产品的外观，限制了其在某些对颜色要求较高的应用中的使用。同时，抑制剂的存在还可能导致材料纯度下降，影响批次间的稳定性。因此，近年来，随着对可控固化系统的需求增加，微胶囊技术被引入以克服传统催化剂的缺陷。已有研究尝试使用如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）或聚己内酯（PCL）等作为微胶囊的壁材，将催化剂封装其中。这种方法不仅能够有效控制固化过程，还能简化单组分硅橡胶的工业流程，降低能耗。

然而，现有微胶囊技术仍存在一些挑战。例如，传统壁材如聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）通常需要较高的温度（超过100摄氏度）才能破裂并释放催化剂，这与许多应用所需的低温条件不符。而聚己内酯（PCL）虽然具有较低的软化点，但其生物降解性可能导致催化剂泄漏，影响固化效果。此外，传统的溶剂蒸发法在制备过程中可能引入有机溶剂残留，进一步干扰固化反应。因此，开发一种既能保持常温稳定性，又能在较低温度下有效释放催化剂的新型催化系统，成为当前研究的重要方向。

本研究提出了一种创新性的微胶囊制备方案，采用Karstedt催化剂作为核心材料，以明胶（GE）和辛烯基琥珀酸酐修饰的阿拉伯胶（OSA-GA）作为复合壁材。通过共凝聚法，成功构建了具有稳定核心-壳结构的铂催化剂微胶囊。该系统的构建基于天然多糖与蛋白质之间的电荷相互作用原理：阿拉伯胶（GA）和OSA-GA具有负电荷主链，而明胶（GE）作为一种两性化合物，在pH值低于其等电点时呈现正电荷。因此，GE与GA、OSA-GA之间通过静电相互作用形成紧密的包覆层，有效防止催化剂与基质材料之间的预反应，从而显著延长了室温下的储存时间，从传统的40分钟延长至20小时。

为了确保微胶囊在较低温度下能够释放催化剂，研究人员对GE与GA、OSA-GA的混合比例以及体系的pH值进行了系统研究。通过调节这些参数，可以优化微胶囊的结构和功能，使其在达到特定软化温度（如60摄氏度）时迅速释放催化剂，实现低温固化。此外，研究还引入了单宁酸（TA）作为非毒性的固化剂，替代传统的戊二醛体系，确保了材料的生物相容性。这种设计不仅提升了硅橡胶的固化性能，还避免了有害物质的引入，符合环保和安全的要求。

在实验过程中，研究人员采用了多种分析手段，包括傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和热重分析（TGA），以验证微胶囊的结构特征和热响应性能。结果表明，所制备的微胶囊具有均匀的核心-壳结构，并且在加热过程中表现出良好的热响应特性。通过优化GA/GE和OSA-GA/GE双层壁系统的制备工艺，研究团队进一步探索了微胶囊在单组分硅橡胶系统中的室温延迟特性和固化动力学行为。这些研究为硅橡胶在精密电子封装、柔性电子等领域的应用提供了新的可能性。

本研究的创新点在于，通过合理选择和配比壁材，构建了一种兼具室温稳定性和低温响应性的微胶囊体系。该体系在不使用乳化剂的情况下实现了高效的催化剂封装，简化了制备流程并降低了成本。同时，微胶囊的结构设计确保了催化剂在固化过程中的稳定释放，避免了传统方法中因催化剂活性过高导致的固化失控问题。此外，该方案在材料选择上更加注重环保和生物相容性，使用了天然来源的明胶和阿拉伯胶，以及无毒的单宁酸作为固化剂，为开发绿色、可持续的硅橡胶材料提供了新的思路。

硅橡胶在装饰性应用中的需求也在不断增长，特别是在针织面料、棉布和莱卡弹性面料上。这些产品通常需要较低的成型温度（通常低于100摄氏度），以防止高温对基材造成损害。因此，微胶囊壁材的软化点需要较低，以确保在温度升至60至70摄氏度时能够快速释放催化剂。本研究的微胶囊体系恰好满足这一需求，其软化温度较低，能够在较低温度下实现有效释放，从而适用于更广泛的工业场景。

此外，研究还关注了微胶囊在单组分硅橡胶系统中的实际应用效果。通过系统研究微胶囊的制备工艺和性能，团队不仅验证了其在低温下的固化能力，还确保了其在固化过程中不会对最终产品的光学性能造成影响。这使得该技术在需要透明或美观的材料应用中具有更高的可行性。同时，微胶囊的结构设计也避免了有机溶剂残留的问题，进一步提升了材料的安全性和环保性。

综上所述，本研究通过创新性的微胶囊技术，成功解决了传统加成固化硅橡胶系统中存在的多个问题。所制备的微胶囊体系在保持材料性能的同时，实现了更低的固化温度和更长的储存时间，为硅橡胶在精密电子、医疗设备和环保材料等领域的应用提供了有力支持。这一研究成果不仅具有重要的理论价值，也为相关产业的可持续发展提供了新的技术路径。