微膠囊技術與紡織品功能性整理

李 揚

微膠囊技術與紡織品功能性整理

李 揚

（陜西工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西咸陽712000）

本文介紹了微膠囊的結構組成、材質(zhì)特性及紡織品功能性后整理加工中常用到的微膠囊制備方法，并介紹了微膠囊在紡織品功能性后整理加工中的應用。

微膠囊；功能性后整理

微膠囊技術是一種把固體或者液體用成膜材料包裹形成微小粒子的技術。制得的微小粒子叫微膠囊，一般顆粒大小在微米或毫米的范圍內(nèi)。微膠囊技術在紡織行業(yè)中應用較廣泛，利用微膠囊產(chǎn)品的緩釋性能、發(fā)泡性能、隔離性能，賦予紡織品一些特殊的功能，如驅(qū)蚊防蟲、防皺拒水、抗菌等。

1 微膠囊的構成

微膠囊是指一種具有聚合物壁殼的微型容器或包物。其大小一般為5-200μm不等，形狀多樣，取決于原料與制備方法。被包埋的物質(zhì)稱為芯材，包括香精香料、酸化劑、甜味劑、色素、脂類、維生素、礦物質(zhì)、酶、微生物、氣體以及其它各種飼料添加劑。包埋芯材實現(xiàn)微囊膠化的物質(zhì)稱為壁材。

1.1 微膠囊的芯材

芯材可為油溶性、水溶性化合物或混合物，其狀態(tài)可為粉末、固體、液體或氣體?？砂椅锏钠贩N極其繁多，如交聯(lián)劑、催化劑、化學反應劑、顯色劑、給濕劑、藥物、殺蟲劑、礦物油、水溶液、染料、顏料、洗滌劑、食品、液晶、溶劑、氣體、疏水化合物及無機膠體等。

1.2 微膠囊的壁材

壁材：可用作微膠囊包囊材料的有天然高分子、半合成高分子和合成高分子材料，視所包囊物質(zhì)（囊心物）的性質(zhì)，油溶性囊心物需選水溶性包囊材料，水溶性囊心物則選油溶性包囊材料，即包囊材料應不與囊心物反應，不與囊心物混溶。高分子包囊材料本身的性能也是選擇包囊材料所要考慮的因素，如滲透性、穩(wěn)定性、溶解性、可聚合性、粘度、電性能、吸濕性及成膜性等。

2.微膠囊在功能性紡織品上的應用

2.1 微膠囊的制備方法

紡織品功能性整理加工中常用到的微膠囊制備方法主要有界面聚合法、原位聚合法、水相分離法、油相分離法和包結絡合法

2.1.1 界面聚合法

自從 1957 年美國杜邦公司用界面縮聚反應制備聚酰胺取得成功之后，界面聚合法即被開發(fā)應用于制備微膠囊。界面聚合法是以化學反應為基礎所開發(fā)的微膠囊制備技術，囊芯被通過聚合反應生產(chǎn)成膜材料的單體小分子所包覆。界面聚合法具有反應速度快、反應條件溫和、對反應單體純度要求不高和對兩種反應單體的原料配比要求不高等優(yōu)點。界面聚合形成的囊壁可透性較高，不適合包裹要求密封的芯材。

2.1.2 原位聚合法

原位聚合法要求單體和催化劑全部位于囊芯的內(nèi)部或者外部，要求單體是可溶的，生成的聚合物是不可溶的，而使聚合物沉積在囊芯的表面并包覆形成微膠囊。

2.1.3 水相分離法

是將芯材均勻地分散于含有壁材的溶液中，然后加入另一種溶液或物質(zhì)，使壁材的溶解度降低而從混合液中凝聚出來并將芯材包覆而形成微膠囊；可分為復合凝聚法和單凝聚法。復合凝聚法是通過調(diào)節(jié)含有兩種以上親水性膠體的壁材連續(xù)相的 pH 值，帶相反電荷的兩種膠體間發(fā)生中和反應使溶解度降低，引起分離而發(fā)生凝聚；而單凝聚法是以一種高分子材料作為囊壁材料，將芯材分散到壁材溶液中，加入的絮凝劑與水結合，致使壁材的溶解度降低而凝聚形成微膠囊。

2.1.4 油相分離法

把水溶性囊芯分散在含有壁材材料的有機溶劑中，制成油包水型的乳液。通過改變體系條件，使油溶性壁材發(fā)生反應引發(fā)相分離，沉積在水溶性芯材的表面，而包覆形成微膠囊。

2.1.5 包結絡合法

利用β-環(huán)糊精作為微膠囊的包覆材料，疏水性芯材通過形成包結絡合物而被包埋在環(huán)糊精的空腔內(nèi)，形成分子水平上的微膠囊，是近年來應用較廣的一種制備微膠囊的物理方法。

2.2 微膠囊在功能性后整理中的應用

2.2.1 芳香整理

意大利 Eurand開發(fā)了含香料的微膠囊，如用明膠和阿拉伯熟膠粉包裹薰衣草精油或松油；美國一項專利將各種香料、防蛀劑、抗菌劑等為芯材，以酵母細胞作為囊壁制備芳香型微膠囊對紡織品進行衛(wèi)生與香味的持久性整理。田秀枝等以玫瑰香精味芯材，明膠和阿拉伯樹膠粉為壁材，采用復合凝聚法制備了芳香微膠囊，用于羊毛經(jīng)整理后長期放置可以釋放出一定的香味。德國Hako-Werke Gmbh生產(chǎn)了微膠囊香料，并將其整理至鋪地織物上，在使用期間會緩慢釋放出新鮮的香味。

2.2.2 阻燃整理

直接將阻燃劑整理至織物上，會對紡織品的手感、柔軟性與懸垂性產(chǎn)生影響。如果將阻燃劑做成微膠囊后再整理紡織品，可得到阻燃效果優(yōu)異的織物。對纖維結構存在著差異的混紡織物進行阻燃整理時，由于兩種阻燃劑不相混溶，故需分別處理。若將其微膠囊化則可以解決此問題，且大大縮短整理工藝。

對于軍用紡織品來說，其對阻燃性能的要求更高，如軍用帳篷必須具有較高的阻燃性能、輕便、耐久、堅牢、對眼睛及皮膚無刺激性，并且在接觸火焰時不能產(chǎn)生有害氣體。有學者研究可以通過微膠囊技術，將遇火膨脹的膨脹劑和阻燃劑進行微膠囊化后，然后通過粘合劑整理至織物上。

2.2.3 蓄熱調(diào)溫整理

用壁材將相變材料（Phase-Change Material，PCM）包裹制備相變微膠囊相變物質(zhì)會隨著環(huán)境溫度的變化而發(fā)生相變來吸收和釋放熱量。將相變微膠囊整理至紡織品表面，可智能地控制其周圍的溫度來保持人體的正常體溫，提供舒適的“衣內(nèi)微氣候”環(huán)境。此類微膠囊可用于運動服裝、室內(nèi)裝飾、鞋襪、普通服裝和醫(yī)療用品等方面。

美國航空航天局（NASA）空間研究所在20世紀80年代初成功研制調(diào)溫微膠囊并用于制備調(diào)溫紡織品，可以更好地保護宇航員以及設備，使其免受外太空急劇變化的溫度的影響。近十幾年來，各國研究院在調(diào)溫紡織品研究方面發(fā)表了許多專利和報告，特別是20世紀末，相變材料的開發(fā)取得了突破性的進展，調(diào)溫微膠囊的研究也得到了快速發(fā)展并取得了諸多研究成果。

毛雷，劉華等將相變材料 MPDMs 微膠囊化后制備成調(diào)溫微膠囊，并用于棉織物的整理，對棉織物的性能不產(chǎn)生影響。整理后的棉織物可吸收一定的熱量，其熔融焓值和熱分解溫度比整理前高，并且具有優(yōu)異的調(diào)溫性能。

2.2.4 抗菌防臭整理

將抗菌防臭整理劑制備成微膠囊后應用，可控制芯材抗菌劑與防臭及的釋放速率，延長使用時間。應用時可通過接枝或粘合劑粘合的方法把微膠囊固定在紡織品上，達到耐久使用的效果，以改善織物抗菌防臭的耐久性能。

除了能使紡織品具有抗菌防臭的性能，還可以將殺菌劑制成微膠囊，并整理到紡織品上，以達到殺菌的效果。英國紡織技術集團開發(fā)出了可用于棉、棉毛混紡和純毛纖維的含有 Irgasan DP-300、Kathon等具有殺菌作用的微膠囊，其最長使用效果可以達到 100天之久。日本鐘紡公司從艾草中提取重要成分進行微膠囊化，并整理至耐綸上，使耐綸具有抗菌防臭、保濕的功能。錢坤，曹海建等以皮炎平為芯材用環(huán)氧樹脂包覆合成微膠囊，將微膠囊整理至毛巾上獲得非常好的抗菌效果，經(jīng)過50次洗滌抑菌率仍可達到 95%。

3 結語

微膠囊技術在紡織印染行業(yè)中得到廣泛應用，隨著人們崇尚自然、環(huán)保的意識不斷加強，利用天然環(huán)保的材料與綠色健康的植物制成微膠囊，開發(fā)符合人們對安全、健康、保健等需求的功能性紡織品，具有廣闊的市場前景。

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Microcapsule technology and functional finishing of textiles

LI Yang
(Shaanxi Polytechnic Institute,Shangxi Xianyang 712000,China)

This paper introduces the structure and material properties of microcapsules and functional textile finishing processing commonly used preparation methods of microcapsule, and microcapsule were introduced in the application of the functional finishing of textile processing.

microcapsules; functional finishing of textile

TQ616.9

A

投稿日期：2017-01-30

李 揚,（1984—），碩士研究生，主要研究方向為紡織品后整理。

院級課題：薰衣草精油微膠囊的制備及在驅(qū)蚊防蟲功能性紡織品上的應用（ZK15-07）