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微膠囊技術(shù)應(yīng)用于紡織染整近期進展

來源:印染在線 發(fā)布時間:2015年03月23日

1前言

微膠囊技術(shù),是將某種物質(zhì)用某些高分子化合物或無機化合物,采用機械或化學方法包覆起來,制成顆粒直徑1-500μm,在常態(tài)下為穩(wěn)定的固體顆粒,而該物質(zhì)原有的性質(zhì)不受損失,在適當?shù)臈l件下又可釋放出來的一種技術(shù)。

20世紀50年代美國的GreenSchleicher對染料進行微膠囊化來制備無炭復寫紙[1];70年代中期,微膠囊技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和化工方面得到了廣泛的應(yīng)用。

2微膠囊技術(shù)應(yīng)用于紡織染整現(xiàn)狀

目前,微膠囊技術(shù)在染整工業(yè)中己有重要的地位,而且還不斷在開發(fā)新的用途,具體表現(xiàn)在以下幾方面。

微膠囊染料和涂料的染色和印花;微膠囊功能整理劑;微膠囊加工制劑(包括消毒劑、洗滌劑、漂白劑、以及粘合劑等)的應(yīng)用[2]

2?1染料和涂料的微膠囊化

以染料或顏料為芯材,壁材是天然或合成高分子物,制得10-200μm大小的微膠囊,可獲得常法不能得到的效果,這包括:多色微粒子印花、轉(zhuǎn)移印花微膠囊、微膠囊靜電染色等,列于表1。

2?2微膠囊功能整理劑的應(yīng)用

微膠囊技術(shù)也廣泛地應(yīng)用于紡織品功能整理加工,可獲得常規(guī)整理無法得到的效果。這包括阻燃、防縮、拒水拒油、抗靜電、柔軟、抗菌、殺蟲、香氣以及某些特殊整理,見表2。

另外,將一些功能藥劑封入纖維內(nèi)部而制得具有香氣纖維、殺菌除臭纖維之稱的技術(shù),可以說是微膠囊技術(shù)的延伸。

這樣的纖維有中空聚酯纖維、多孔聚乙烯、聚丙烯、聚二氟乙烯、多孔丙烯腈纖維、聚乙酸內(nèi)酯、聚氨酯和乙烯醋酸酯等,包封的藥劑有:高沸點香精、農(nóng)用化學品、沸石、抗菌離子、抗微生物制劑、四環(huán)素等。另外,將微膠囊混入紡絲液或?qū)⒗w維微囊加到合成纖維內(nèi)部,可以制得具有阻燃、除臭、抗紫外線、抗氧化的功能性纖維[3]

3微膠囊的制備技術(shù)

微膠囊化的染料及功能性整理劑的壁材是多種多樣的。芯材是親水性的宜用非水溶性的合成高分子物材料作壁材,芯材是疏水性的則宜用合成或天然高分子包覆。制造微膠囊的具體技術(shù)取決于所用高

聚物的性質(zhì)以及包覆材料的性質(zhì)。例如多色微粒子印花的囊壁材料,需要在加熱加壓或適當溶劑等方法時破裂,因而須一定的強度而又不能太高;化學消毒劑微膠囊,是有選擇性地讓有毒化學用劑透過進入微膠囊,壁材是一種半滲透性的聚合物,香氣整理微膠囊的囊壁醛化蛋白質(zhì),須控制它的固化程度[2,4]。

目前,微膠囊化的制備方法主要有三大類:相分離法(凝聚法),聚合反應(yīng)法和機械法。許多研究者則把膠囊化過程分為化學、物理及物理化學過程[5]

3?1相分離過程

是先將芯材乳化或分散在溶有壁材的連續(xù)相中,加入另一種物質(zhì)或不良溶劑,或通過其它手段使壁材溶解度降低而從連續(xù)相中分離出來,包裹在芯材物上形成微膠囊。對油溶性固體或液體進行膠囊化則稱為水相分離法,它又分為單凝聚和復凝聚。單凝聚是以一種高分子材料為壁材,將芯材物質(zhì)分散在壁材中,然后加入凝聚劑;由于水與凝聚劑結(jié)合,致使體系中壁材的溶解度降低而凝聚出來形成微膠囊[6]。復凝聚是用兩種具有相反電荷的高分子壁材,將芯材物分散在壁材的水溶液中,在一定條件下,例如pH值、溫度的改變,無機鹽電解質(zhì)的加入,使得相反電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膠囊[7]。對于水溶性或親水性物質(zhì)的微膠囊化則稱為有機相分離,它是指在某一種聚合物的溶液中,加入一種對該聚合物為非溶媒的液體,引起相分離而將芯材物包裹成微膠囊[2,8]。

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3?2聚合反應(yīng)法

分為界面聚合法和原位聚合反應(yīng)法。

界面反應(yīng)法是建立在界面縮聚反應(yīng)的技術(shù)上,它廣泛地應(yīng)用于制造聚酯、聚氨酯和聚酰胺等合成纖維和薄膜。此方法是將芯材物乳化或分散在一個溶有壁材的連續(xù)相中,然后在芯材物的表面上通過單體聚合反應(yīng)而形成微膠囊。在不同條件下形成的壁擁有不同的結(jié)構(gòu),將會導致不同的擴散性能,無定型含量高的聚合物壁要比無定型含量低而結(jié)晶度高的壁擴散性能更好[9]。

原位聚合法是把單體、引發(fā)劑全部加入到分散

相或連續(xù)相中,由于單體在單一相中是可溶的,而聚合物在整個體系中是不可溶的,所以聚合反應(yīng)在分散相芯材上發(fā)生,預聚體沉積在芯材物質(zhì)的表面,最終形成固體的膠囊外殼[10]。如NH-M是一種具有致密外殼的微膠囊,內(nèi)含低沸點溶劑,粒徑10-30μm;另外一種粒徑0.8-0.9μm的殼壁為雙重結(jié)構(gòu)的緩釋香料微膠囊,已研制成功[11]。

3?3機械方法

離心、擠出、擠壓和噴射是機械方法制備微膠囊的基本手段。是采用物理過程機械地將壁材包裹在芯材物上而形成微膠囊。

噴霧干燥法的工藝流程為:原液旋風分離粉霧干燥,適合制造顆粒狀粉末香料[12]。

沸騰床涂布主要是對固體微粒或者吸附了液體的多孔微粒進行膠囊化,離心擠壓的過程是基于芯材和壁材兩種不相溶的液體通過一個旋轉(zhuǎn)的二流體噴頭被排放;旋轉(zhuǎn)懸掛分離是涂布了壁材的芯材液滴被離心擲入旋轉(zhuǎn)盤的邊緣下落分離。

另外的一種方法是溶劑蒸發(fā)或溶液萃取。首先是壁材被溶解在易揮發(fā)的有機溶劑中,芯材分散其內(nèi),然后該有機相被乳化到一個非溶劑高聚物的分散介質(zhì)中,有機溶劑滲透過連續(xù)相蒸發(fā),形成微膠囊[13]。4微膠囊技術(shù)的應(yīng)用前景

微膠囊技術(shù)應(yīng)用于紡織業(yè)雖然只有十幾年,但已取得了令人矚目的成就。但是現(xiàn)階段,投入市場的微膠囊化產(chǎn)品同它們存在的巨大應(yīng)用潛能相比還是較小的。因為許多產(chǎn)品顯示了較低的牢度,一些光敏、熱敏染料顯色劑逐步經(jīng)歷光化學褪色,導致較差的光牢度和摩擦牢度。

為了提高微膠囊對纖維的直接性和耐久性,棉織物經(jīng)陽離子試劑預處理和粘合劑整理,由脲醛樹脂預聚物以原位聚合技術(shù)制得的微膠囊值得借鑒[14]。

另外,深入研究與人的生活密切相關(guān)的功能性整理劑的微膠囊技術(shù),如防紫外線微膠囊技術(shù)、抗菌防蟲、除臭整理劑微膠囊技術(shù)等,提高其耐洗牢度,以改善其產(chǎn)品的應(yīng)用性能,完善微膠囊傳遞體系的理論模型,將是一項極為有意義的事情。


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