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微胶囊技术在纺织上的研究

时间:2020-09-03 08:56来源:未知 作者:admin 点击:
摘要:综述了微胶囊技术近几年的应用发展,描述了界面聚合法、原位聚合法、复合凝聚法等几种常用微胶囊制备技术,以及微胶囊应用技术近几年在实际研究中的作用。着重介绍了微胶囊在纺织后整理、印花、染色中的作用。通过几种研究技术的比较和在各个领域应用
  
摘要:综述了微胶囊技术近几年的应用发展,描述了界面聚合法、原位聚合法、复合凝聚法等几种常用微胶囊制备技术,以及微胶囊应用技术近几年在实际研究中的作用。着重介绍了微胶囊在纺织后整理、印花、染色中的作用。通过几种研究技术的比较和在各个领域应用的综述,找出微胶囊技术在纺织领域应用中的注意事项和它本身存在的技术局限性,并对微胶囊技术的未来进行了展望。
 
关键词:微胶囊技术;后整理;应用;局限
 
1微胶囊技术
 
随着现代纺织企业的发展,人们早就不满足于现有的纺织品,各种功能性纺织产品接踵而出。微胶囊技术在现代纺织功能性研究中是一种重要手段。微胶囊是一种可以将三相包封在微型胶囊内而形成的固体微粒分子。颗粒壁的厚度可小于1μm,颗粒尺寸在5~300μm之间。
 
2微胶囊的主要制备技术
 
界面聚合法制备原理:在水溶性反应物中适当加入乳化剂形成油包水乳液,在油包水体系中加入非水溶性反应物以引发聚合,在液滴表面形成聚合物膜,这样含水微胶囊就会从水相中分离。这个聚合反应一般都是在相界面上发生的。研究表明,单一乳化剂的乳化液不稳定,因此要选择复合乳化剂。界面聚合法可以制备水性囊芯微胶囊,也可以制备油性囊芯微胶囊。原位聚合法是在囊芯内外有单体和催化剂,直接进行原位聚合形成聚合物,聚合物会集聚在囊芯表面,形成微胶囊。但此方法要求单体可溶并且生成的聚合物不溶,聚合物积聚在囊芯表面并包覆形成微胶囊。原位聚合法可以在水、有机溶剂或气态介质中进行[1]。复合凝胶是用两种带有相反电荷的物质做包埋物,芯材分散其中,当pH或温度改变、添加非溶剂或电解质化合物时,两种壁材由于电荷之间的作用溶解度下降而凝聚成微胶囊析出。这个方法制作微胶囊有解散、乳化、凝聚、凝胶化、硬化、冲洗、过滤、干燥等过程。制得的微胶囊主要分类有:单核和多核微胶囊[1]。锐孔凝固浴法通常是用可溶性高聚物做原料包覆囊芯,在凝固浴中固化形成微胶囊。固化过程可能是化学反应,也可能是物理变化。将芯材通过锐孔与壁材在外面成形,然后在凝固浴中固化、热改性或电改性使壁材沉淀出来形成微胶囊。物理方法是指利用专门的设备通过机械方式将芯材与壁材混合均匀,细化造粒,然后使壁材凝聚固化在芯材表面而制备微胶囊。
 
3微胶囊技术的应用
 
3.1微胶囊后整理应用
 
3.1.1驱蚊整理
 
许卫卫等人[2]使用了主要成分为纳米级微胶囊的环保型防虫整理剂AI-C,通过固着剂使其在织物表面形成防虫药膜。车迪等人[3]利用界面聚合法,使异氰酸酯与多胺DETA反应制成具有缓释性的壁材,用吐司80和司班80以质量比1∶1复配做乳化剂,芯壁质量比为1∶2.5左右,制备了新型防蚊微胶囊,之后将这种防蚊微胶囊用于蚊帐的长效防蚊整理。
 
3.1.2芳香整理
 
微胶囊化已成为改善纺织品处理中香料持续释放和保持稳定性的另一种方法。特别是纳米级制剂,被认为是芳香制剂中最好的产品。由于纳米微胶囊难以通过物理压力破裂,香味持续时间会更长。刘冲等人[4]采用两步乳液聚合法制备了一种新型的具有硬核和软壳的聚硅氧烷改性芳香族纳米胶囊。纳米胶囊的核心由苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物组成,壳为八甲基环四硅氧烷改性的聚丙烯酸丁酯。经过洗涤后证明纳米微胶囊具有优异的洗涤耐久性。
 
3.1.3智能变色整理
 
在一定温度变化下,利用微胶囊技术使材料实现可逆热致变色。然而它在变色过程中有很多限制,所以高燕[5]研究了把微胶囊包覆技术应用在变色当中,使得这项技术能够更适用于纺织品。她是以有机可逆复配物为芯材、三烃甲基三聚氰胺为壁材,采用原位聚合法制备变色微胶囊。在她的基础上,郝鸿飞[6]利用三烃甲基三聚氰胺为壁材、胆甾相液晶材料为芯材,制备了变色温度与人体相近的热致变色织物。将微胶囊利用涂层法整理在织物上,可使它的变色能力更强。范菲等人[7]用原位聚合法制备的双层微胶囊是以无色透明的聚氨酯为内层壁材、壳聚糖为外层壁材,这种双层微胶囊壁材解决了以往光致变色微胶囊出现的受外界环境影响光化学疲劳度变差和劣变等问题。对于组成染料的微胶囊化应用技术,相对来说热敏变色技术比较成熟,根据不同的热敏变色材料的需求,变色温度会有所差异。对于热敏无机变色材料而言,它的变色温度范围就比较大。
 
3.1.4抗菌防螨整理
 
微胶囊在抗菌防螨上的应用也有很多,比如将决明子-鱼腥草浸膏、乳化剂、引发剂偶氮二异丁腈和水混合后得到乳化液,然后再滴加甲基丙烯酸甲酯,抽滤洗涤后得到决明子-鱼腥草微胶囊。将它与含有苦瓜成分的黏胶纺丝液共混可以制得抗菌防螨黏胶纤维。这种植物中药防螨抗菌黏胶纤维对金黄葡萄球菌、大肠埃希菌和白念珠菌都有较强的抑制作用,并且具有较强的防螨效果[8]。张梦星[9]利用锐孔造粒法制备了五倍子抗菌微胶囊,发现五倍子提取物包覆效果好,在包覆的过程中并未改变无芯材状态时微胶囊的分子结构。
 
3.2微胶囊在纺丝生产中的应用
 
张兴祥等[10]利用熔融纺丝法,将微胶囊和聚丙烯腈(PAN)与偏氯乙烯(VDC)共聚物混合,成功制备了可调温的PAN-VDC纤维,得到的纤维拥有较好的储热能力。因为纺丝过程速度较快,所以对于微胶囊的要求也比较高,特别需要提高微胶囊的稳定性和粒径的均匀度。最近罗秀丽等人[11]利用微胶囊技术制备了芳香黏胶纤维。她是将薰衣草精油与水形成水包油的体系,即形成芯材,再加入预聚体,在酸性条件下发生缩聚、凝结、固化等,然后包覆起来,形成微胶囊。利用这种方法制备的黏胶纤维和普通纤维并没有太大差别,只是在伸长率上略低,经多次洗涤之后,它的留香率达一半左右。
 
3.3微胶囊印花技术的应用
 
对于微胶囊印花技术,将染料、颜料包裹后用于织物的印花,可在织物上获得彩色微粒子的特殊印花效果。这种彩色微粒的特殊效果是一般印花所不能获取的。如国外有些织物样品,在同一朵花纹中,由于纤维种类的不同,对复合型微胶囊染料中的染料进行专一性选择上色,构成了繁花似锦的独特效果。这是不能靠常规手段来达到的。微胶囊印花,因其印制效果及印花工艺的不同又分为不同的方面,出现了微胶囊双面彩色微粒印花、微胶囊多色多点印花、微胶囊复色效应印花、微胶囊转移印花等等。双壳变色微胶囊在印花上也出现了一些新的效果。范菲等人最近在棉织物印花上采用增稠剂对微胶囊进行增稠,利用微胶囊整理液对织物进行印花,发现瓜尔豆胶对微胶囊有较好的增稠效果,柠檬酸质量分数为7%时,处理棉织物的印花效果较好。
 
4微胶囊技术在使用时的注意事项
 
微胶囊在织物中应用时,如果直接涂覆的话,可能会使微胶囊在洗涤过程中逐渐变少,直到10次洗涤循环。国外有人研究了树脂在微胶囊使用时的作用:已经证明,当填充浴中树脂浓度增加时,洗涤过程中从织物上洗去的微胶囊总量会减少;另一方面也已证明,当使用10g/L丙烯酸树脂时,在20次洗涤循环后微胶囊仍留在织物上,但是这个方法并不值得推崇,因为会影响织物的手感[12]。为了实现包覆,微胶囊壁材与芯材的溶解性要有很大的差异,即油溶性芯材的微胶囊要使用水溶性壁材,而水溶性芯材一定要使用油溶性壁材。除此之外,壁材和芯材在化学过程中不能发生反应。表面微胶囊壁材要对成品质量有决定性的影响。在选择壁材时,要充分考虑芯材的性质和微胶囊的使用场张力应小于芯材的表面张力。只有同时满足这几点要求,壁材才能够均匀分散在芯材表面,形成微胶囊包覆外壳。
 
5结语
 
现如今,微胶囊技术在信息技术领域有了很大的突破,已经由单一型的功能性开始向复合型技术发展。原来的微胶囊在热敏、光敏、压敏等方面已经转化为现如今的光压敏、光热敏等复合型功能性材料。例如压敏变色技术,是将压力压在微胶囊上,使微胶囊破裂,呈现出压力的分布。利用此技术的有无碳复写纸。相信经过一段时间的努力,微胶囊会更为成熟地用在现代技术中。众所周知,微胶囊技术在纺织后整理、纺丝生产、印花技术等方面应用时有许多优点,因此受到许多研究者的重视。但是微胶囊技术在应用上还是有一些限制:它的成本较高就是一个大问题,主要体现在它的芯、壁材和工艺制造上的成本很高。另外就是在织物后整理过程中的附着原理不清晰,比如现在有人研究利用树脂时,微胶囊经过许多次洗涤之后,仍然会留在织物上,但是会影响手感。相信随着科技的发展,人们会更加深入了解微胶囊的性质,将会为微胶囊的应用提供更好的条件
 
作者:孟媛 王进美 单位:西安工程大学 纺织科学与工程学院
(责任编辑:admin)
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