一种丝瓜籽油微胶囊和丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材及其制备方法

摘要

本发明公开了一种丝瓜籽油微胶囊和丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材及其制备方法，丝瓜籽油微胶囊的制备方法，包括以下步骤：(1)将天然聚合物溶解处理，得到天然聚合物溶液；(2)将丝瓜籽油加入到天然聚合物溶液中进行微胶囊化反应处理，得到含有丝瓜籽油微胶囊的乳液。丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材的制备方法，包括以下步骤：(1)竹材预处理；(2)竹材浸渍处理。本发明首次将微胶囊技术应用到竹材防霉改性中，制备出粒径尺寸小于1000nm的微胶囊，保证深度浸渍，既能保护植物精油的化学成分，实现丝瓜籽油有效成分的缓慢释放，利用微波处理和冷冻干燥的方式调控竹材的孔隙结构，提高竹材孔隙率，使微胶囊能与竹材有效结合，实现竹材的长效防霉。

说明书

技术领域

本发明涉及竹材技术领域，尤其涉及一种丝瓜籽油微胶囊和丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材及其制备方法。

背景技术

竹材是天然的高分子材料，由于竹材含糖量高、淀粉含量高，当表面物料含水率超过19.0％时，竹制品的表面极易发霉。大量的研究工作致力于竹子的改性，例如热处理、化学改性、植物油浸渍等方法。为了降低对环境的污染，以及降低对竹材力学性能的损伤，植物油改性竹材的研究得到一定发展。例如，山苍子油、印楝油、熏衣草、茶树和尤加利精油已被应用于竹材防霉防腐改性研究中。

丝瓜籽油含有丰富生物活性成分，如具有杀虫、防螨作用的(E)-2-癸烯醛、油酸乙酯；具有防腐作用的丁基羟基甲苯。因此，丝瓜籽油也具有用于竹材防霉改性的潜力。然而，光、氧、热等条件对植物油中不饱和脂肪酸的影响很大，使其容易发生氧化、聚合、转位重排等，对其加工、贮存都有不利影响。微胶囊技术是将颗粒、液滴或气泡等芯材物质用聚合物成膜材料(壁材)包封成微粒，以保护芯材的物理状态并控制其缓慢释放，从而实现功能化应用，一直受到广泛关注。近年来，具有防腐、释香等微胶囊通过浸渍、表面涂饰、胶黏剂粘结实现与木材的结合。理论上，可以设计制备以丝瓜籽油等植物精油为芯材的微胶囊，通过微胶囊浸渍处理竹材实现对其释香、长效防霉的功能化改性。

然而，竹材通常在组织构造上缺少横向射线组织，且孔隙率低、孔径小，，目前的微胶囊技术粒径较大，微胶囊在竹材中无法深度浸渍。因此，如何实现微胶囊与竹材的紧密结合，以及达到微胶囊改性竹材长效防霉的效果是首要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种丝瓜籽油微胶囊和丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材及其制备方法，旨在解决现有技术微胶囊在无法深度浸渍竹材的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种丝瓜籽油微胶囊的制备方法，以丝瓜籽油为芯材，以天然聚合物为壁材，包括以下步骤：

(1)将天然聚合物溶解处理，得到天然聚合物溶液；

(2)将丝瓜籽油加入到天然聚合物溶液中进行微胶囊化反应处理，得到含有丝瓜籽油微胶囊的乳液。

进一步地，天然聚合物选用β-环糊精，壁材与芯材的用量比为0.33～5：1，步骤(1)的具体过程为：将β-环糊精加入到热水中，搅拌溶解，待溶液澄清之后冷却至不超过70℃。

进一步地，步骤(2)的具体过程为：将丝瓜籽油溶解在乙醇中后加入到β-环糊精溶液中，然后在40～70℃温度下搅拌反应2～4h。

进一步地，还包括步骤(3)将丝瓜籽油微胶囊从乳液中分离出，具体过程为：将乳液置于4℃条件中冷藏12～16h使其沉淀，然后取出沉淀，依次用乙醇和蒸馏水真空抽滤洗涤，最后将沉淀于零下60℃温度下冷冻干燥72～96h，得到丝瓜籽油微胶囊。

进一步地，天然聚合物选用壳聚糖，壁材与芯材的用量比为0.5～10：1，步骤(1)的具体过程为：将壳聚糖加入到1％v/v的醋酸溶液中，室温静置12～16h，之后加入吐温80，45℃温度下搅拌成均相。

进一步地，步骤(2)的具体过程为：将丝瓜籽油直接加入壳聚糖溶液中，再加入0.3％w/v、pH值5.6的三聚磷酸钠溶液，室温搅拌60min，最后用0.5mol/L的盐酸/氢氧化钠溶液调节乳液的pH值为3.5～5.5。

进一步地，还包括步骤(3)将丝瓜籽油微胶囊从乳液中分离出，具体过程为：将乳液离心处理10～14min，取出沉淀，用蒸馏水清洗，最后将沉淀于零下60℃温度下冷冻干燥72～96h，得到丝瓜籽油微胶囊。

本发明还提供一种丝瓜籽油微胶囊，按上述的制备方法制备而成。

本发明还提供一种丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材的制备方法，包括以下步骤：

(1)竹材预处理

将竹材浸入蒸馏水中浸泡处理至含水率达到40～60％，然后在频率2450MHz下微波处理1～30min，之后将竹材浸没在蒸馏水中，零下20℃温度下冷冻48h，于零下60℃温度下冷冻干燥72～96h，干燥至竹片的含水率达到12％；

(2)竹材浸渍处理

将改性竹片置于上述的丝瓜籽油微胶囊的乳液中，在－0.08MPa真空度下浸渍10min，然后在－1MPa压力下浸渍24h，然后清除竹材表面的乳液，放置于温度20℃，湿度65％的恒温恒湿箱中6h，最后经60℃烘箱干燥。

本发明还提供一种丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材，按权上述的制备方法制备而成。

本发明主要有三方面创新，一是创新性的用微胶囊改性竹材实现防霉；二是首次制备丝瓜籽油微胶囊；三是通过不同方案制备出粒径可调的微胶囊，满足浸渍竹材的需求。

本发明的有益效果体现在：

(1)本发明首次将微胶囊技术应用到竹材防霉改性中，通过选择合适的微胶囊壁材，并调控微胶囊的合成工艺，制备出粒径尺寸小于1000nm的微胶囊，以实现微胶囊能进入竹材孔隙中，保证深度浸渍。

(2)本发明使用天然可降解的丝瓜籽油和微胶囊壁材，制成微胶囊替代传统抗菌剂用于竹材的防霉改性，避免了传统竹材防霉剂产生的环境污染问题。

(3)本发明制备的微胶囊对植物油的保护及缓释作用，克服了传统植物精油容易受环境影响而改变化学性质的弊端，利用微胶囊的缓释作用及丝瓜籽油的抗腐有效成分，既能保护植物精油的化学成分，实现对丝瓜籽油有效成分的缓慢释放，又能实现竹材的长效防霉。

(4)本发明突破了微胶囊在竹材中的应用限制，利用微波处理和冷冻干燥的方式调控竹材的孔隙结构，提高竹材孔隙率，使微胶囊能与竹材有效结合，实现微胶囊在竹材深层孔隙中的留存，即保证微胶囊的缓释作用，又能实现竹材防霉。

(5)本发明克服了传统微胶囊与木质材料的结合仅存留与表面或被封闭的弊端，通过将竹材真空浸渍在微胶囊乳液中，实现微胶囊的深度留存，并且有利于微胶囊发挥长效稳定的缓释作用。

附图说明

图1为(a)丝瓜籽油的紫外吸收光谱图；(b)丝瓜籽油标准曲线图。

图2为β-CD微胶囊包埋率与(a)壁芯比；(b)温度；(c)时间的关系。

图3为(a)温度(A)、壁芯比(B)对包埋率的响应面；(b，c，d)温度(A)、壁芯比(B)、包埋时间(C)对包埋率影响的等高线图。

图4为CS微胶囊包埋率与(a)pH；(b)壁芯比的关系。

图5为两种微胶囊的粒径及Zeta电位分布(a)粒径图；(b)Zeta电位图。

图6为微胶囊浓度随时间变化曲线(a)高温条件；(b)常温条件。

图7为(a-b)β-CD微。胶囊微观结构；(c-d)CS微胶囊微观结构。

图8为CS微胶囊透射电镜图(a-b)芯材含量高的CS微胶囊；(c-d)芯材含量低的CS微胶囊。

图9为壁材与微胶囊的傅立叶红外光谱对比(a)β-CD与β-CD微胶囊；(b)CS与CS微胶囊。

图10为不同微胶囊浸渍后竹材的SEM图片(a-c)β-CD微胶囊浸渍；(d-f)CS微胶囊浸渍。

图11为不同微胶囊浸渍竹片的傅立叶红外光谱对比(a)500-4000cm

图12为不同微胶囊处理后竹材30d抗霉情况对比。

图13为不同微胶囊浸渍处理竹材腐朽后微观结构，其中(a-b)β-CD浸渍竹片横截面；(c-d)β-CD浸渍竹片径切面；(e-f)CS浸渍竹片横截面；(g-h)CS浸渍竹片径切面。

图14为不同微胶囊浸渍竹片三点弯曲应力-应变曲线(a)竹黄侧加载；(b)竹青侧加载。

图15为不同微胶囊浸渍竹片的吸湿率和散湿率随时间变化情况。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

以下实施例所使用的各种原料和设备，如未作特别说明，均为本领域公知的市售产品。

实施例1

丝瓜籽油微胶囊的制备和性能表征

A.β-CD丝瓜籽油微胶囊的制备

将2g的β-CD(β-环糊精)加到30ml、70℃的去离子水中，搅拌使其溶解，待溶液澄清之后冷却到50℃，得到β-CD溶液；将丝瓜籽油按1:20的比例溶解在乙醇中，然后慢慢加入到上述β-CD溶液中，在40～70℃下搅拌反应1～4h，得到含有β-CD丝瓜籽油微胶囊的乳液；将乳液置于4℃冰箱中冷藏过夜12h其沉淀，然后取出沉淀，依次用乙醇和蒸馏水真空抽滤洗涤，最后将沉淀于零下60℃温度下冷冻干燥72h，得到β-CD丝瓜籽油微胶囊。根据表1中不同条件制备β-CD丝瓜籽油微胶囊(下称β-CD微胶囊)。

表1β-CD微胶囊单因素水平设计表

绘制丝瓜籽油浓度的标准曲线：50μL丝瓜籽油加乙醇定容至25ml，分别在10mL离心管中加入25μL、50μL、100μL、200μL、300μL、400μL上述溶液，用无水乙醇定容到5mL，就可以得到浓度分别为0.01μL/mL、0.02μL/mL、0.04μL/mL、0.06μL/mL、0.08μL/mL、0.10μL/mL的标准溶液。测不同浓度溶液在紫外波长范围为185～300nm下最大吸光度，绘制吸光度与丝瓜籽油浓度的关系图，如图1所示，并计算线性关系。

提取β-CD微胶囊中的丝瓜籽油：称取0.05g的β-CD微胶囊，加入2.5ml无水乙醇，40℃水浴加热30min，再超声处理1h后离心，分别取上清液200μL、400μL、600μL于10mL刻度试管中，无水乙醇定容，得未知浓度样品。测定样品的吸光度，代入上述标准曲线，计算出丝瓜籽油浓度。根据单因素实验得出如图2所示结果，由此设计表2响应面水平。

表2响应面设计与水平

B.CS丝瓜籽油微胶囊的制备

将0.15g CS(壳聚糖)加入1％v/v的醋酸溶液中，室温静置12h，制得0.3％w/v，50ml，pH值4.6的溶液，再加入0.12g吐温80，45℃搅拌2h获得均相，得到CS溶液；将丝瓜籽油加入到CS溶液中，搅拌30min，再加入0.3％w/v，20ml，pH值5.6的TPP溶液(三聚磷酸钠)，室温搅拌60min，加0.5M(mol/L)的盐酸/氢氧化钠溶液调节pH值为3.5～5.5，得到含有CS丝瓜籽油微胶囊的乳液；将将乳液离心处理离心14min，取出沉淀，用蒸馏水清洗，最后将沉淀于零下60℃温度下冷冻干燥72h，得到CS丝瓜籽油微胶囊。根据表3中不同条件制备CS丝瓜籽油微胶囊(下称CS微胶囊)

表3 CS微胶囊单因素水平设计表

提取CS微胶囊中的丝瓜籽油：取50μL乳液加入2.5ml浓度为2mol/L的盐酸，在95℃水浴锅中30min，冷却后加入1ml乙醇。在25℃条件下9000rpm离心2min，取上清液200μL定容至5ml，与0.06μL/mL的标准溶液曲线对比获得丝瓜籽油浓度。将丝瓜籽油的包埋率作为工艺条件优化的主要指标，包埋率M的计算公式如下式(1)：

式中：M

产率W计算公式如式(2)所示：

式中：m

C.两类微胶囊性能表征

本发明设计调控了两类微胶囊的包埋率，并表征了最大包埋率时微胶囊的微观结构、化学成分等性能。

包埋率调控：

在单因素实验的基础上设置变量，β-CD微胶囊响应面实验设计和结果见表4，共有17种实验组合。β-CD微胶囊包埋率范围在46.57-91.95％之间。采用Design-Expert 10提供的Box-Behnken实验，拟合出多元回归方程如式(3)所示：

M＝91.79-8.80A-9.40B-2.28C+6.71AB-6.63AC+1.29BC-12.27A

表4β-CD微胶囊制备工艺响应面设计及指标

表5列出了β-CD微胶囊的方差分析结果，并用来评估模型的显著性。该模型具有显著性影响(p＜0.0001)，表明该模型拟合测试的误差很小。同时，包埋温度(A)、芯壁比(B)及其平方项对β-CD微胶囊包埋率有极显著影响(p＜0.01)。包埋时间(C)及其平方项对包埋率的影响较小(p＞0.05)，且A、B、C之间的交互项对β-CD微胶囊包埋率也没有显著影响(p＞0.05)。由F检验越大，对响应变量就有越大的影响。在β-CD微胶囊优化实验中，对其包埋率影响从大到小依次是：B、A、C、B与A的相互作用、A与C的相互作用。

表5实验结果方差分析

图3的响应面和等高线图显示了温度(A)、壁芯比(B)和包埋时间(C)对包埋率的影响。从图3(a)中可以看出，包埋时间不变，包埋率随着芯壁比和包埋温度的增加呈现出先增加后下降的趋势。即当壁芯比和包埋温度在某一点时，β-CD微胶囊包埋率可以达到最大值。同时从图3(b)中可发现，壁芯比与包埋温度的等高线偏向于圆形，说明它们的相互作用对包埋率没有产生明显影响，这与回归方程的结果相吻合。图3(c)所示的包埋温度和时间的相互作用与壁芯比与包埋温度的相互作用对包埋率的影响相似。此外，由图3(d)可知，包埋时间对包埋率的影响不同于壁芯比或包埋温度。壁芯比(B)和包埋时间(C)的等高线图是椭圆形的，这表明它们的相互作用对包埋率有影响。

回归模型展示的最佳参数：丝瓜籽油与β-CD的比为1.98:1，包埋时间3.03h，包埋温度53.75℃，包埋率预测值为94.38％。以芯壁比2:1，包埋时间3h，包埋温度54℃条件下3次验证，实际包埋率均值为94.72±0.5％，得率为50.34％。这与回归模型的数据相似，表明建立的回归模型能拟合β-CD微胶囊生产工艺，在优化条件下能够获得丝瓜籽油最大包埋率。

从图4可以看出，pH值对CS微胶囊包埋率有较大的影响。当pH值为3.5时，包埋率为13.5％左右，这主要是因为反应体系中大量的CS仍独立存在。当pH值升高时，TPP分子上羧基携带的负电荷增大，与壳聚糖上氨基带的正电荷发生静电反应，在丝瓜籽油表面形成较多的凝固相，从而使丝瓜籽油的包覆率逐步提高。因此CS微胶囊制备中pH值应在4.5左右。最终采用壁芯比为1:1(g/mL)，pH值为4.5制备CS微胶囊，测得包埋率均值为17.65±0.6％，得率为36.2±0.8％。

粒径分布：

图5展示了两种微胶囊粒径和Zeta电位情况，并总结在表6中。β-CD微胶囊的堆积密度为0.51g/cm

β-CD微胶囊的粒径约为CS微胶囊的3.3倍，且两者的粒径均大于扫描电镜及透射电镜观察的尺寸。这是因为纳米粒径分析技术确定的粒径是流体动力直径，可能是由于微胶囊周围单个颗粒的膨胀，或在水中时颗粒聚集引起测试的粒径偏大。尽管如此，CS微胶囊的粒径大小仍能满足出入竹纤维的纹孔，而β-CD微胶囊部分小于1μm，但是可以渗透进入导管等大孔隙中。

高温缓释条件下，β-CD微胶囊和CS微胶囊中的丝瓜籽油初始浓度分别为0.083μL/mL和0.03μL/mL。β-CD微胶囊在80℃下丝瓜籽油含量随时间推移快速下降，但到第30min丝瓜籽油含量仍达到0.07μL/mL。而CS微胶囊在高温下对丝瓜籽油的保护性较优，尽管初始丝瓜籽油浓度较低，但随着时间的推移，丝瓜籽油浓度没有明显地下降趋势。常温缓释条件下，β-CD微胶囊和CS微胶囊中的丝瓜籽油初始浓度分别为0.088μL/mL和0.035μL/mL。观察图6(b)可知，β-CD微胶囊中的丝瓜籽油浓度随时间推移逐渐下降，而CS微胶囊在第5到10d中丝瓜籽油浓度下降较多，第10d以后丝瓜籽油浓度逐渐稳定。β-CD微胶囊在第30d时仍保持有0.07μL/mL的丝瓜籽油浓度，而壳聚糖对丝瓜籽油有很好的缓释作用，因此两种微胶囊都具有很好的稳定性及缓释性，这有利于微胶囊在改性竹材中的应用。

表6两种微胶囊的密度、Zeta电位及粒径

微观结构：

两种微胶囊的扫描电镜图展示在图7中。β-CD微胶囊呈现为不规则的平行四边形或菱形，表面相对光滑但相互间存在黏连现象，这是因壁材有黏性和静电作用。图上可观察出粒径尺寸约为150nm-2μm。CS微胶囊的形状为球形或不规则类球形，表面也较为光滑，颗粒也较为分散。CS微胶囊结构展示为外层壁材包覆油珠的球状物，壁材是壳聚糖与三聚磷酸钠通过静电相互作用所形成的。图8(a-b)和(c-d)展示了CS微胶囊的两种形态，前者是直接包裹单个芯材，后者是包裹多个小的芯材单元。CS微胶囊的粒径小于100nm。

化学成分：

图9展示了两种壁材分别与其对应的微胶囊的红外光谱图。β-CD与β-CD微胶囊的特征吸收峰基本相似，β-环糊精的红外谱图在3307cm

1646cm

实施例2

竹材预处理

本发明利用微波处理结合冷冻干燥的方式对竹材进行孔隙调控，具体过程为：将去青去黄的毛竹截断成尺寸为50mm*20mm*5mm的竹片，浸入蒸馏水中浸泡处理至含水率达到40～60％，然后在频率2450MHz下微波处理1～30min，之后将竹片浸没在蒸馏水中，零下20℃温度下冷冻48h，于零下60℃温度下冷冻干燥72～96h，干燥至竹片的含水率达到12％；

不同微波处理时间条件的竹片质量变化率、体积变化率和孔隙率变化率展示表7中。对比数据可知，不同微波处理时长的竹片间的体积变化率和孔隙率变化率均有显著差异性。随着微波处理时间的延长，竹片的质量损失率较稳定，体积变化率总体是呈增长趋势，孔隙率变化率为先增加后稳定。当微波处理时间为10min时，孔隙率变化率趋于稳定。相关研究表明，随着微波时间的延长将会降低纤维的力学性能，为保证竹片力学性能的前提下获得较大的孔隙率，本发明中确定微波处理10min为最佳实验条件，并以此展开后续设计。

表7微波处理前后竹片的孔隙率变化及其方差分析

实施例3

丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材的制备及性能测试

将实施例2得到的预处理后的竹片分别在含有β-CD丝瓜籽油微胶囊的乳液和含有CS丝瓜籽油微胶囊的乳液中，在－0.08MPa真空度下浸渍10min，然后在－1MPa压力下浸渍24h，然后清除竹材表面的乳液，放置于温度20℃，湿度65％的恒温恒湿箱中6h，最后经60℃烘箱干燥，得到改性竹材。

这里使用的含有β-CD丝瓜籽油微胶囊的乳液和含有CS丝瓜籽油微胶囊的乳液为实施例1制备过程中未沉淀前得到的含有β-CD丝瓜籽油微胶囊的乳液和含有CS丝瓜籽油微胶囊的乳液。

具体实践中，也可以用干燥的微胶囊重新分散在溶剂中配置成乳液使用，β-CD微胶囊以水为溶剂，CS微胶囊以pH＝4.5的氢氧化钠溶液为溶剂。

测试丝瓜籽油微胶囊浸渍改性竹材的性能，分析改性后竹材的防霉效果。试件性能测试主要包括：微观结构观察、化学成分、抗霉性能、力学性能、吸湿性及润湿性等。

增重率：

两种微胶囊浸渍后的增重率相近，即在竹材中的浸渍程度相似。浸渍后竹片的体积变化率较小，说明对竹片的尺寸稳定性影响较小。两种微胶囊浸渍后竹片的孔隙率均略有降低，其中β-CD微胶囊浸渍后竹片的孔隙率降低较小，主要是因为β-CD微胶囊的粒径较大，难以进入竹纤维的微孔。对比方差分析的显著性可知，不同的微胶囊浸渍与竹片的增重率、体积变化率、孔隙率变化率显著不相关。

表8微胶囊浸渍前后竹片的质量、体积和孔隙率变化及方差分析

微观结构观察：

图10(a-b)可知β-CD微胶囊浸渍后表面的纤维细胞腔中主要沉积一些粒径较大的微胶囊，而在竹片内部纤维细胞腔中，β-CD微胶囊穿过纹孔进入细胞腔，并且分散在纤维细胞壁上。在图10(c)中也可发现在竹材的大导管中也遍布较多粒径较大的β-CD微胶囊。这说明β-CD微胶囊通过浸渍成功与竹纤维形成机械结合或静电吸附。CS微胶囊粒径均匀且远小于β-CD微胶囊，在细胞腔中均匀分散且在竹纤维薄壁细胞纹孔中发现了CS微胶囊。这说明CS微胶囊可以通过纹孔实现深度浸渍，并且可以与细胞壁形成较稳定的结合。CS微胶囊均匀分布在竹纤维导管壁上，并且吸附、粘合或融合较好。因此，这两种丝瓜籽油微胶囊均被证实能够进入竹纤维细胞并实现物理连接，整体分布较为均匀，这对竹纤维性能的调控来说具有重要意义。

化学成分：

图11展示了不同微胶囊浸渍竹片的傅立叶红外光谱图。两种微胶囊浸渍处理后竹片的红外光谱主要呈现竹材纤维素、半纤维素和木质素的特征峰。2927cm

两种微胶囊浸渍后竹片在1600-4000cm

防霉性：

图12展示了在培养皿中进行总计30d的霉菌试验，观察发现微胶囊浸渍后的竹片防霉性能优于未处理试样。β-CD微胶囊浸渍竹片在第5d表面有少量浅绿色霉斑；当第15d时霉斑面积变化较小；到第30d时竹青侧侵染面积为20％，且竹黄侧仅有少量的浅灰色菌丝。根据竹片表面受感染情况，综合评判β-CD微胶囊浸渍竹片的感染等级为2级。感染程度较轻可能是因为丝瓜籽油中的有效抗霉成分及β-CD微胶囊沉积在表面阻塞了菌丝的大面积蔓延。

CS微胶囊浸渍竹片在第5d表面仅观察到少量白色菌丝；第10d菌丝变为灰褐色；第15d竹青侧的侵染面积达到5％；直到第30d竹黄侧仍只有少量菌丝，竹青侧有较少的黑色菌丝。直到第30d，CS微胶囊浸渍竹片的感染等级综合仍为1级，说明CS微胶囊使竹片具有优良的防霉作用。壳聚糖本身有优异的抗菌性，通常认为主要是三个方面：CS分子的正电荷与菌膜的负电荷作用，对菌膜的渗透性有影响；CS的羟基和氨基能与微量金属离子形成络合物，干扰菌类代谢和菌膜稳定性；低分子量壳聚糖可进入微生物细胞作用于DNA，影响其转录。此外，CS微胶囊中添加了吐温80，而吐温80是表面活性剂，它能对细胞膜产生强烈的刺激。因此，CS微胶囊浸渍增强了竹片的防霉性。

图13展示了30d抗霉实验结束后两种微胶囊浸渍竹片被霉菌腐朽后的微观结构情况。未处理竹材表面受霉菌感染严重，霉菌孢子均集中于纤维表面，但导管内存在大量霉菌孢子和菌丝，导管壁被侵蚀较严重。这说明，霉菌的侵蚀情况是由表面到导管内部再到薄壁细胞的。两种微胶囊浸渍改性的竹片在腐朽后的横截面的结构均完整。观察图13(a-d)可知，在竹片的横截面上部分区域有较多菌丝和孢子，主要侵蚀部位是竹纤维细胞壁。径切面上可以观察到β-CD微胶囊的存在，且薄壁细胞内部有菌丝和孢子的分布，说明霉菌对竹片不只是表面的侵蚀。图13(e-f)可以看出菌丝在竹片横截面的分布较少，且菌丝数量较少，竹纤维细胞壁的整体结构也较完整，说明霉菌对CS微胶囊浸渍改性的竹片损伤较小。此外，在竹片径切面大导管中也未看到明显的菌丝和孢子，而在竹片端部的薄壁细胞中可以观察到孢子和纤维细胞壁上沉积的CS微胶囊。微观结构观察表明，对于β-CD微胶囊浸渍的竹片霉菌感染程度低，且CS微胶囊浸渍的竹片仅在表面有感染的情况。

表9展示了两种微胶囊浸渍后竹片在30d抗霉试验后的失重率。对比发现，β-CD微胶囊浸渍竹片的失重率高于CS微胶囊浸渍竹片，这一结果与图15呈现的竹片表面和内部侵蚀结果相吻合。CS微胶囊浸渍后竹片较小的失重率也表明CS微胶囊对竹片具有良好的防霉保护作用。

图13不同微胶囊浸渍处理竹材腐朽后微观结构。(a-b)β-CD浸渍竹片横截面；(c-d)β-CD浸渍竹片径切面；(e-f)CS浸渍竹片横截面；(g-h)CS浸渍竹片径切面

表9不同处理竹材的腐朽后失重率

抗弯强度：

表10展示了两种微胶囊浸渍后竹片的抗弯性能。相比于未处理竹材，两种微胶囊浸渍处理的竹片极限载荷、弹性模量均增加。未处理竹片的竹青侧和竹黄侧受压获得的竹片力学性能数据不同，同样微胶囊浸渍处理后不同侧受压获得的极限载荷也存在差异但弹性模量较为接近。由于竹青侧的维管束密集程度及数量均高于竹黄侧，所以未处理竹青侧受压通常表现出较大的破坏载荷。然而β-CD浸渍后竹黄侧的极限载荷高于竹青侧5.4％，且极限载荷对应的挠度达到8.6mm，这可能是因为β-环糊精具有刚性锥形空腔结构，在浸渍处理后为竹黄侧提供较小的力学支撑。壳聚糖是一类具有较强的分子和分子间氢键的半刚性聚合物。由于CS微胶囊粒径小且在竹纤维中分布均匀，并未实现对竹材孔隙的密实化，所以竹青侧的力学性能依旧优于竹黄侧。对于微胶囊改性后的竹片，其极限载荷可调范围为311.3-449.6N，弹性可调范围为7879.2-7985.9MPa，而极限载荷对应的形变可调范围较广为5.6-8.6mm，这说明微胶囊改性后的竹片具有较好的形变量可调性，具有作为填充材料的潜质。

图14展示了两种微胶囊浸渍后竹片三点弯曲的应力-应变曲线。观察图可知，对于竹黄侧加载，两种微胶囊浸渍处理竹材的个体差异性均较明显，说明竹材本身对力学性能影响较大。对于竹青侧加载，微胶囊浸渍后竹片间的弹性模量差异较小，主要是因为竹青侧主要是维管束起力学支撑作用。两种微胶囊浸渍处理后，竹片的力学强度没有降低，这为实现微胶囊浸渍竹片在家具材料中的应用提供了有利条件。

表10微胶囊浸渍前后竹片的抗弯强度

吸湿性、抗流失性：

表11展示了微胶囊浸渍后竹片的吸湿率、散湿率、吸水率、接触角等情况。两种微胶囊浸渍后竹片的吸湿率、吸水率、散湿率均与微波处理10min竹片性能相似，说明微胶囊浸渍对竹片的吸湿性、散湿性、吸水性的影响较小。其中，β-CD微胶囊浸渍的竹片吸湿率、吸水率、散湿率分别较微波处理10min竹片低12.6％、16.3％和1.5％。这可能是因为β-CD微胶囊部分封闭了竹纤维的孔隙，阻碍了水分、湿气的吸收和扩散。两种微胶囊浸渍后竹片的吸湿率和散湿率曲线也较相似。两种微胶囊浸渍竹片后，β-CD微胶囊的流失率是CS微胶囊流失率的3.2倍，主要是因为β-CD微胶囊仅与竹纤维形成物理连接，且大多数粒径较大的微胶囊分布于竹纤维表面和大导管中，所以保持率较差。而CS具有细胞黏附性，且能进入竹纤维细胞腔内部，并与纤维素形成化学连接，因此能够很好地在竹纤维中实现缓释等作用。

对比表中数据可知，β-CD微胶囊浸渍后竹片的接触角是微波处理10min竹片的1.6倍，而CS微胶囊浸渍后竹片的接触角是微波处理10min竹片的0.46倍。β-CD具有亲水性，丝瓜籽油具有疏水性，然而β-CD微胶囊浸渍后竹片表面接触角较大，可能是因为β-CD微胶囊乳液中含有部分没有包埋上的丝瓜籽油，浸渍竹片后这些丝瓜籽油沉积在竹片表面。壳聚糖颗粒是亲水颗粒，其水接触角为13.9°，由于CS微胶囊在竹片表面的沉积，所以水接触角主要受微胶囊表面亲水性的影响。

表11不同微胶囊浸渍后竹片的吸湿散湿性和接触角

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。