微膠囊技術在紡織上的研究
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摘要：綜述了微膠囊技術近幾年的應用發(fā)展，描述了界面聚合法、原位聚合法、復合凝聚法等幾種常用微膠囊制備技術，以及微膠囊應用技術近幾年在實際研究中的作用。著重介紹了微膠囊在紡織后整理、印花、染色中的作用。通過幾種研究技術的比較和在各個領域應用的綜述，找出微膠囊技術在紡織領域應用中的注意事項和它本身存在的技術局限性，并對微膠囊技術的未來進行了展望。
關鍵詞：微膠囊技術；后整理；應用；局限
1微膠囊技術
隨著現(xiàn)代紡織企業(yè)的發(fā)展，人們早就不滿足于現(xiàn)有的紡織品，各種功能性紡織產(chǎn)品接踵而出。微膠囊技術在現(xiàn)代紡織功能性研究中是一種重要手段。微膠囊是一種可以將三相包封在微型膠囊內(nèi)而形成的固體微粒分子。顆粒壁的厚度可小于1μm，顆粒尺寸在5~300μm之間。
2微膠囊的主要制備技術
界面聚合法制備原理：在水溶性反應物中適當加入乳化劑形成油包水乳液，在油包水體系中加入非水溶性反應物以引發(fā)聚合，在液滴表面形成聚合物膜，這樣含水微膠囊就會從水相中分離。這個聚合反應一般都是在相界面上發(fā)生的。研究表明，單一乳化劑的乳化液不穩(wěn)定，因此要選擇復合乳化劑。界面聚合法可以制備水性囊芯微膠囊，也可以制備油性囊芯微膠囊。原位聚合法是在囊芯內(nèi)外有單體和催化劑，直接進行原位聚合形成聚合物，聚合物會集聚在囊芯表面，形成微膠囊。但此方法要求單體可溶并且生成的聚合物不溶，聚合物積聚在囊芯表面并包覆形成微膠囊。原位聚合法可以在水、有機溶劑或氣態(tài)介質(zhì)中進行[1]。復合凝膠是用兩種帶有相反電荷的物質(zhì)做包埋物，芯材分散其中，當pH或溫度改變、添加非溶劑或電解質(zhì)化合物時，兩種壁材由于電荷之間的作用溶解度下降而凝聚成微膠囊析出。這個方法制作微膠囊有解散、乳化、凝聚、凝膠化、硬化、沖洗、過濾、干燥等過程。制得的微膠囊主要分類有：單核和多核微膠囊[1]。銳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膠囊。固化過程可能是化學反應，也可能是物理變化。將芯材通過銳孔與壁材在外面成形，然后在凝固浴中固化、熱改性或電改性使壁材沉淀出來形成微膠囊。物理方法是指利用專門的設備通過機械方式將芯材與壁材混合均勻，細化造粒，然后使壁材凝聚固化在芯材表面而制備微膠囊。
3微膠囊技術的應用
3.1微膠囊后整理應用
3.1.1驅(qū)蚊整理
許衛(wèi)衛(wèi)等人[2]使用了主要成分為納米級微膠囊的環(huán)保型防蟲整理劑AI-C，通過固著劑使其在織物表面形成防蟲藥膜。車迪等人[3]利用界面聚合法，使異氰酸酯與多胺DETA反應制成具有緩釋性的壁材，用吐司80和司班80以質(zhì)量比1∶1復配做乳化劑，芯壁質(zhì)量比為1∶2.5左右，制備了新型防蚊微膠囊，之后將這種防蚊微膠囊用于蚊帳的長效防蚊整理。
3.1.2芳香整理
微膠囊化已成為改善紡織品處理中香料持續(xù)釋放和保持穩(wěn)定性的另一種方法。特別是納米級制劑，被認為是芳香制劑中最好的產(chǎn)品。由于納米微膠囊難以通過物理壓力破裂，香味持續(xù)時間會更長。劉沖等人[4]采用兩步乳液聚合法制備了一種新型的具有硬核和軟殼的聚硅氧烷改性芳香族納米膠囊。納米膠囊的核心由苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物組成，殼為八甲基環(huán)四硅氧烷改性的聚丙烯酸丁酯。經(jīng)過洗滌后證明納米微膠囊具有優(yōu)異的洗滌耐久性。
3.1.3智能變色整理
在一定溫度變化下，利用微膠囊技術使材料實現(xiàn)可逆熱致變色。然而它在變色過程中有很多限制，所以高燕[5]研究了把微膠囊包覆技術應用在變色當中，使得這項技術能夠更適用于紡織品。她是以有機可逆復配物為芯材、三烴甲基三聚氰胺為壁材，采用原位聚合法制備變色微膠囊。在她的基礎上，郝鴻飛[6]利用三烴甲基三聚氰胺為壁材、膽甾相液晶材料為芯材，制備了變色溫度與人體相近的熱致變色織物。將微膠囊利用涂層法整理在織物上，可使它的變色能力更強。范菲等人[7]用原位聚合法制備的雙層微膠囊是以無色透明的聚氨酯為內(nèi)層壁材、殼聚糖為外層壁材，這種雙層微膠囊壁材解決了以往光致變色微膠囊出現(xiàn)的受外界環(huán)境影響光化學疲勞度變差和劣變等問題。對于組成染料的微膠囊化應用技術，相對來說熱敏變色技術比較成熟，根據(jù)不同的熱敏變色材料的需求，變色溫度會有所差異。對于熱敏無機變色材料而言，它的變色溫度范圍就比較大。
3.1.4抗菌防螨整理
微膠囊在抗菌防螨上的應用也有很多，比如將決明子-魚腥草浸膏、乳化劑、引發(fā)劑偶氮二異丁腈和水混合后得到乳化液，然后再滴加甲基丙烯酸甲酯，抽濾洗滌后得到?jīng)Q明子-魚腥草微膠囊。將它與含有苦瓜成分的黏膠紡絲液共混可以制得抗菌防螨黏膠纖維。這種植物中藥防螨抗菌黏膠纖維對金黃葡萄球菌、大腸埃希菌和白念珠菌都有較強的抑制作用，并且具有較強的防螨效果[8]。張夢星[9]利用銳孔造粒法制備了五倍子抗菌微膠囊，發(fā)現(xiàn)五倍子提取物包覆效果好，在包覆的過程中并未改變無芯材狀態(tài)時微膠囊的分子結(jié)構(gòu)。
3.2微膠囊在紡絲生產(chǎn)中的應用
張興祥等[10]利用熔融紡絲法，將微膠囊和聚丙烯腈(PAN)與偏氯乙烯(VDC)共聚物混合，成功制備了可調(diào)溫的PAN-VDC纖維，得到的纖維擁有較好的儲熱能力。因為紡絲過程速度較快，所以對于微膠囊的要求也比較高，特別需要提高微膠囊的穩(wěn)定性和粒徑的均勻度。最近羅秀麗等人[11]利用微膠囊技術制備了芳香黏膠纖維。她是將薰衣草精油與水形成水包油的體系，即形成芯材，再加入預聚體，在酸性條件下發(fā)生縮聚、凝結(jié)、固化等，然后包覆起來，形成微膠囊。利用這種方法制備的黏膠纖維和普通纖維并沒有太大差別，只是在伸長率上略低，經(jīng)多次洗滌之后，它的留香率達一半左右。
3.3微膠囊印花技術的應用
對于微膠囊印花技術，將染料、顏料包裹后用于織物的印花，可在織物上獲得彩色微粒子的特殊印花效果。這種彩色微粒的特殊效果是一般印花所不能獲取的。如國外有些織物樣品，在同一朵花紋中，由于纖維種類的不同，對復合型微膠囊染料中的染料進行專一性選擇上色，構(gòu)成了繁花似錦的獨特效果。這是不能靠常規(guī)手段來達到的。微膠囊印花，因其印制效果及印花工藝的不同又分為不同的方面，出現(xiàn)了微膠囊雙面彩色微粒印花、微膠囊多色多點印花、微膠囊復色效應印花、微膠囊轉(zhuǎn)移印花等等。雙殼變色微膠囊在印花上也出現(xiàn)了一些新的效果。范菲等人最近在棉織物印花上采用增稠劑對微膠囊進行增稠，利用微膠囊整理液對織物進行印花，發(fā)現(xiàn)瓜爾豆膠對微膠囊有較好的增稠效果，檸檬酸質(zhì)量分數(shù)為7%時，處理棉織物的印花效果較好。
4微膠囊技術在使用時的注意事項
微膠囊在織物中應用時，如果直接涂覆的話，可能會使微膠囊在洗滌過程中逐漸變少，直到10次洗滌循環(huán)。國外有人研究了樹脂在微膠囊使用時的作用：已經(jīng)證明，當填充浴中樹脂濃度增加時，洗滌過程中從織物上洗去的微膠囊總量會減少；另一方面也已證明，當使用10g/L丙烯酸樹脂時，在20次洗滌循環(huán)后微膠囊仍留在織物上，但是這個方法并不值得推崇，因為會影響織物的手感[12]。為了實現(xiàn)包覆，微膠囊壁材與芯材的溶解性要有很大的差異，即油溶性芯材的微膠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，壁材和芯材在化學過程中不能發(fā)生反應。表面微膠囊壁材要對成品質(zhì)量有決定性的影響。在選擇壁材時，要充分考慮芯材的性質(zhì)和微膠囊的使用場張力應小于芯材的表面張力。只有同時滿足這幾點要求，壁材才能夠均勻分散在芯材表面，形成微膠囊包覆外殼。
5結(jié)語
現(xiàn)如今，微膠囊技術在信息技術領域有了很大的突破，已經(jīng)由單一型的功能性開始向復合型技術發(fā)展。原來的微膠囊在熱敏、光敏、壓敏等方面已經(jīng)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)如今的光壓敏、光熱敏等復合型功能性材料。例如壓敏變色技術，是將壓力壓在微膠囊上，使微膠囊破裂，呈現(xiàn)出壓力的分布。利用此技術的有無碳復寫紙。相信經(jīng)過一段時間的努力，微膠囊會更為成熟地用在現(xiàn)代技術中。眾所周知，微膠囊技術在紡織后整理、紡絲生產(chǎn)、印花技術等方面應用時有許多優(yōu)點，因此受到許多研究者的重視。但是微膠囊技術在應用上還是有一些限制：它的成本較高就是一個大問題，主要體現(xiàn)在它的芯、壁材和工藝制造上的成本很高。另外就是在織物后整理過程中的附著原理不清晰，比如現(xiàn)在有人研究利用樹脂時，微膠囊經(jīng)過許多次洗滌之后，仍然會留在織物上，但是會影響手感。相信隨著科技的發(fā)展，人們會更加深入了解微膠囊的性質(zhì)，將會為微膠囊的應用提供更好的條件
作者：孟媛 王進美 單位：西安工程大學 紡織科學與工程學院