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微胶囊技术应用于纺织染整近期进展
1 前言
微胶囊技术，是将某种物质用某些高分子化合物或无机化合物，采用机械或化学方法包覆起来，制成颗粒直径1-500µm，在常态下为稳定的固体颗粒，而该物质原有的性质不受损失，在适当的条件下又可释放出来的一种技术。 从20世纪50年代美国的Green和Schleicher对染料进行微胶囊化来制备无炭复写纸[1];到70年代中期，微胶囊技术已经在医药、农业和化工方面得到了广泛的应用。 2 微胶囊技术应用于纺织染整现状 目前，微胶囊技术在染整工业中己有重要的地位，而且还不断在开发新的用途，具体表现在以下几方面。 微胶囊染料和涂料的染色和印花;微胶囊功能整理剂;微胶囊加工制剂(包括消毒剂、洗涤剂、漂白剂、以及粘合剂等)的应用[2]。 2·1 染料和涂料的微胶囊化 以染料或颜料为芯材，壁材是天然或合成高分子物，制得10-200µm大小的微胶囊，可获得常法不能得到的效果，这包括:多色微粒子印花、转移印花微胶囊、微胶囊静电染色等，列于表1。 2·2 微胶囊功能整理剂的应用 微胶囊技术也广泛地应用于纺织品功能整理加工，可获得常规整理无法得到的效果。这包括阻燃、防缩、拒水拒油、抗静电、柔软、抗菌、杀虫、香气以及某些特殊整理，见表2。 另外，将一些功能药剂封入纤维内部而制得具有香气纤维、杀菌除臭纤维之称的技术，可以说是微胶囊技术的延伸。 这样的纤维有中空聚酯纤维、多孔聚乙烯、聚丙烯、聚二氟乙烯、多孔丙烯腈纤维、聚乙酸内酯、聚氨酯和乙烯醋酸酯等，包封的药剂有:高沸点香精、农用化学品、沸石、抗菌离子、抗微生物制剂、四环素等。另外，将微胶囊混入纺丝液或将纤维微囊加到合成纤维内部，可以制得具有阻燃、除臭、抗紫外线、抗氧化的功能性纤维[3]。 3 微胶囊的制备技术 微胶囊化的染料及功能性整理剂的壁材是多种多样的。芯材是亲水性的宜用非水溶性的合成高分子物材料作壁材，芯材是疏水性的则宜用合成或天然高分子包覆。制造微胶囊的具体技术取决于所用高聚物的性质以及包覆材料的性质。例如多色微粒子印花的囊壁材料，需要在加热加压或适当溶剂等方法时破裂，因而须一定的强度而又不能太高;化学消毒剂微胶囊，是有选择性地让有毒化学用剂透过进入微胶囊，壁材是一种半渗透性的聚合物，香气整理微胶囊的囊壁醛化蛋白质，须控制它的固化程度[2,4]。 目前，微胶囊化的制备方法主要有三大类:相分离法(凝聚法)，聚合反应法和机械法。许多研究者则把胶囊化过程分为化学、物理及物理化学过程[5] 3·1 相分离过程 是先将芯材乳化或分散在溶有壁材的连续相中，加入另一种物质或不良溶剂，或通过其它手段使壁材溶解度降低而从连续相中分离出来，包裹在芯材物上形成微胶囊。对油溶性固体或液体进行胶囊化则称为水相分离法，它又分为单凝聚和复凝聚。单凝聚是以一种高分子材料为壁材，将芯材物 质分散在壁材中，然后加入凝聚剂;由于水与凝聚剂结合，致使体系中壁材的溶解度降低而凝聚出来形成微胶囊[6]。复凝聚是用两种具有相反电荷的高分子壁材，将芯材物分散在壁材的水溶液中，在一定条件下，例如pH值、温度的改变，无机盐电解质的加入，使得相反电荷的高分子材料互相吸引、溶解度降低，自溶液中凝聚析出而形成微胶囊[7]。对于水溶性或亲水性物质的微胶囊化则称为有机相分离，它是指在某一种聚合物的溶液中，加入一种对该聚合物为非溶媒的液体，引起相分离而将芯材物包裹成微胶囊[2,8]。 3·2 聚合反应法 分为界面聚合法和原位聚合反应法。 界面反应法是建立在界面缩聚反应的技术上，它广泛地应用于制造聚酯、聚氨酯和聚酰胺等合成纤维和薄膜。此方法是将芯材物乳化或分散在一个溶有壁材的连续相中，然后在芯材物的表面上通过单体聚合反应而形成微胶囊。在不同条件下形成的壁拥有不同的结构，将会导致不同的扩散性能，无定型含量高的聚合物壁要比无定型含量低而结晶度高的壁扩散性能更好[9]。 原位聚合法是把单体、引发剂全部加入到分散相或连续相中，由于单体在单一相中是可溶的，而聚合物在整个体系中是不可溶的，所以聚合反应在分散相芯材上发生，预聚体沉积在芯材物质的表面，最终形成固体的胶囊外壳[10]。如NH-M是一种具有致密外壳的微胶囊，内含低沸点溶剂，粒径 10-30µm;另外一种粒径0.8-0.9µm的壳壁为双重结构的缓释香料微胶囊，已研制成功[11]。 3·3 机械方法 离心、挤出、挤压和喷射是机械方法制备微胶囊的基本手段。是采用物理过程机械地将壁材包裹在芯材物上而形成微胶囊。 喷雾干燥法的工艺流程为:原液→旋风分离→粉雾干燥，适合制造颗粒状粉末香料[12]。 沸腾床涂布主要是对固体微粒或者吸附了液体的多孔微粒进行胶囊化，离心挤压的过程是基于芯材和壁材两种不相溶的液体通过一个旋转的二流体喷头被排放;旋转悬挂分离是涂布了壁材的芯材液滴被离心掷入旋转盘的边缘下落分离。 另外的一种方法是溶剂蒸发或溶液萃取。首先是壁材被溶解在易挥发的有机溶剂中，芯材分散其内，然后该有机相被乳化到一个非溶剂高聚物的分散介质中，有机溶剂渗透过连续相蒸发，形成微胶囊[13]。 4 微胶囊技术的应用前景 微胶囊技术应用于纺织业虽然只有十几年，但已取得了令人瞩目的成就。但是现阶段，投入市场的微胶囊化产品同它们存在的巨大应用潜能相比还是较小的。因为许多产品显示了较低的牢度，一些光敏、热敏染料显色剂逐步经历光化学褪色，导致较差的光牢度和摩擦牢度。 为了提高微胶囊对纤维的直接性和耐久性，棉织物经阳离子试剂预处理和粘合剂整理，由脲醛树脂预聚物以原位聚合技术制得的微胶囊值得借鉴[14]。 另外，深入研究与人的生活密切相关的功能性整理剂的微胶囊技术，如防紫外线微胶囊技术、抗菌防虫、除臭整理剂微胶囊技术等，提高其耐洗牢度，以改善其产品的应用性能，完善微胶囊传递体系的理论模型，将是一项极为有意义的事情。 |
