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1、微胶囊整理技术,何丽云,微胶囊整理技术,1.微胶囊的简介 2.微胶囊的应用 2.1染色 2.2印花 2.3功能性整理 2.4自修复微胶囊,1.微胶囊的简介,定义：微胶囊是利用天然或合成的高分子材料为囊材将囊芯物(固态、液态、气态)包裹而成的微小容器。微胶囊是大小在几微米至几百微米范围内( 直径一般在 5-200m)微小粒子，其中被包裹的物质称为芯材，包裹芯材的物质称为壁材。,天然壁材：碳水化合物、蛋白质和脂类 3 大类 传统天然壁材：海藻酸钠、壳聚糖、明胶等 新型天然壁材：脂质体、微生物细胞壁( 酵母菌细胞壁) 、多孔淀粉等 芯材：可为油溶性、水溶性化合物或混合物,其状态可为粉末、固体、液体或
2、气体。可包囊物的品种极其繁多,如药物、杀虫剂、染料、颜料、洗涤剂、食品、香精香料、酸化剂、甜味剂、色素、脂类、维生素、矿物质、酶、微生物、气体以及其它各种饲料添加剂等。 微胶囊技术已经在医学、药物、兽药、农药、染料、涂料、食品、日用化工品等诸多领域得到了广泛应用。,微胶囊的常规制备方法: 复凝聚法、单凝聚法、界面聚合法、原位聚合法、锐孔凝固浴法、喷雾干燥法等 微胶囊的新型制备方法: 分子包埋法、微通道乳化法、超临界流体快速膨胀法、酵母微胶囊法、层 层自组装法、模板法等 应用举例 冯岩等以明胶和阿拉伯胶为壁材，采用复合凝聚法制备 维生素E微胶囊，取得了很好的效果，并且采用转谷氨酰胺酶作为交联剂，
3、将复凝聚法应用到食品卫生领域。 黄国清等利用原位聚合法制备香精微胶囊。 张卫明等选用阿拉伯胶、麦芽糊精和大豆蛋白作壁材，利用喷雾干燥法制备生姜精油微胶囊。,微胶囊性能测试,微胶囊的性能一般指微胶囊的大小、包囊层厚度、囊心物的质量百分数、包囊膜的渗透性、表面电荷密度、微胶囊的形态等。 影响微胶囊性能的因素有: pH、离子强度、搅拌速度、温度、表面活性剂的种类及用量、包囊材料的性能、囊心物与包囊材料的比率、包囊材料与溶剂的比率等。 除此以外,对于释放型微胶囊,包囊膜的孔洞大小及几率、介质性能等均影响其释放性能。,2.微胶囊在纺织上的应用,染色 印花 功能性纺织品整理,2.1染色,现阶段，微胶囊技术
4、在染色方面的应用主要是用于制备分散染料微胶囊。分散染料微胶囊无助剂免水洗染色技术的应用,可大大减少染料使用量和用水量,彻底解决困扰印染行业的污水治理问题,为实现染整行业清洁生产开辟了一条新途径。 微胶囊染色的优点： (1)使用常规染色设备; (2)染色时无需添加助剂; (3)洗涤、染色废水简单处理后可回用; (4)从源头控制污染的产生,大大降低治污的难度和成本。,环保，低成本,应用举例分散染料微胶囊染色,利用微胶囊的隔离和缓释性能,通过微胶囊染色方法与分散染料交换器、过滤机等装置集成,可实现分散染料对疏水纤维的无助剂均匀染色,完全免除染色后的水洗过程,染色废水经处理后可全部回用或直接排放,从而
5、实现节水、节能、节约助剂和缩短加工时间的目的。,染料溶解,染料扩散,吸附纤维,动态平衡,微胶囊壁相当于一个半透膜,过。水在高温(通常100-130)条件下,易进入染料微胶囊,并溶解其中的一小部分染料,形成饱和的染料溶液,较高的染料溶液化学位促使微胶囊内溶液中的染料分子向外扩散。,染料分子会在疏水的纤维表面吸附,并向纤维内部扩散,水中的单分子染料继续向纤维表面吸附。由于吸附破坏了水中染料的溶解平衡,胶囊内的染料继续向外扩散,补充胶囊外水中的染料分子。,随着纤维上染料的不断增多,纤维颜色越来越深,直至胶囊内染料枯竭或纤维上染达到所需深度。由于整个染色体系建立了动态平衡,纤维表面吸附的染料始终保持单
6、分子层的微小吸附量,不但保持了染色的均匀性,而且纤维上的浮色量也最低。,分散染料微胶囊染色原理,分散染料微胶囊染色第二步是后染色,即切断交换器与染色主体循环,再将织物处理10-20 min,让吸附的染料迁移进纤维中。由于染料亲纤维性远远大于亲水性,此时纤维表面吸附的染料乃至水中溶解的染料,会全部进入纤维,达到优异的色牢度。 染色完成后,剩余胶囊从交换器中排出,染色后的微胶囊空壳约占织物重的2%左右,其为含氮化合物,呈粉状,粒径数十微米,可以混入燃料中燃烧,亦可以填埋处理,在自然条件下易分解。,分散染料微胶囊染色效果,参考文献：分散染料微胶囊染色纪俊玲,李海乐,陈水林，印染，2008,最后排放的
7、水相当清洁(如表2),经简单过滤,可回用于染色或直接排放。,2.2印花,微胶囊技术的印花工艺： 热敏变色印花热敏变色印花是将热敏变色染料制备成微胶囊，应用 微胶囊的隔离作用可以维持染料的变色条件，并且能减少受外界因素的影响。 多点多色印花通过将多种颜色的染料微胶囊混合使用，气蒸时染料微胶囊破裂并且固着在织物上，从而产生形状颜色各异微点的特殊效果。 发泡印花在色浆中加入发泡剂微胶囊，印花后再高温条件下，发泡剂汽化，使得微胶囊膨胀，从而得到立体印花效果。 香味印花香味印花是利用微胶囊的缓释性能，使得香精香味保持更长久。,转移印花采用微胶囊技术,将染料和溶剂制成微胶囊,再加工成转移印花纸,在转移印花
8、时,通过压力、高温、湿热作用,使微胶囊破裂,在溶剂的作用下,使染料转移到织物并固着在纤维上。 静电印花瑞士山德士公司研制了一种使用染料微胶囊进行静电印花的技术。他们把染料分散或溶解在具有高介电常数的溶剂中(如水、乙醇、丙醇、乙二醇)或设法使染料微胶囊表面带有电荷,用合成高分子膜(聚醋、聚酞胺、聚丙烯酸醋)把染料溶液包覆形成微胶囊,靠静电场的作用使染料微胶囊固着在纤维上或纤维间隙间,经过加压或加热,染料即可升华冲出微胶囊而固着在织物上。,应用举例多点多色印花,“远看色彩，近看花”,不同颜色的染料微胶囊化,微胶囊破裂,上染,热汽蒸处理,微胶囊印花工艺与一般印花工艺的区别是，调制印浆时的搅拌及温度等
9、工艺条件的控制十分严格。关于印花织物所用纤维材料的性能、胶囊破裂状况等应在事前了解和掌握，以防印花(无论平网印花或圆网印花)时胶囊在压力下发生早期破裂，造成印花失败。,印花浆组成大体如下： 微胶囊染料浆体(内含35 种颜色) 2040 g 海藻酸钠浆 5085 g 尿素 5 g 防染盐S 2 g 酒石酸 (pH 值调节剂) 适量 水 适量 印花工艺流程为：印花预烘焙烘( 或高温、高压) 皂洗烘干成品 微胶囊印花产生的彩色特殊效果是一般印花方法所无法获得的，如在布的一面完成斑点印花烘干之后，还可以在布的另一面再进行一次这样的印花，即可获得双面多色斑点印花产品。每一面上都可以看到印制上的斑点和从一
10、面透过来的印花斑点组成的多色多点图案，两面的主色调又各不相同。,转移印花,1.实验用原材料 特定的蜜胺树脂,分散蓝E一4R,分散红3B,系统调节剂MS（制备微胶囊），100%聚醋织物。 2.多次转移印花 (1)转移印花色浆的配制及转印纸的制备色浆处方: 尿素29.8%；海藻酸钠糊40g;胶囊化染料xg;分散剂1g;加水合成50g 将上述调制好的色浆印制到80g/m2的牛皮纸上,自然晾干后在60烘箱中烘1小时,取出待用。 (2)转移印花 将印制好不同胶囊染料使用浓度(1%、2%、4%)的转移印花纸以不同转印温度(180、200、220)、不同转印时间(30s、50s),在转移印花机上对纯涤织物进
11、行多次转印,转印10次。 (注:色浆的胶囊染料使用浓度为胶囊化染料中所含染料量占总色浆量的百分数) 3.K/S值测定 将转印好的织物折叠成8层,放在测色仪上,即可直接读取数值。,微胶囊实质上是一个染料库,它起到控制染料释放的作用,也就是说其具有缓释性能。当每次转印时,它都释放一定量的染料,从而可达到恒定色深多次转印的效果。,从图2可以看出,随着胶囊化染料印制浓度的增大,转印织物每次转印的颜色深度也随之增大,但K/S值的增加并不是简单的随浓度按比例增加;并且胶囊化染料印制浓度越小,胶囊的染料缓释性越均匀,这可能与单个胶囊的缓释性能有关。,从图3可以看出,随着转印温度的提高,胶囊化染料的释放速率急
12、剧增加,在220时极为明显,此时转印织物第一次转印的K/S值与第10次转印的K/S值相差10倍,这可能与3个方面的因素有关:一是胶囊壁的无定形区分子在此温度下分子链活动较大,使得染料分子易于进出胶囊壁,加速了染料释放速率;二是分散染料在此温度下自身的升华速率增大;三是聚酯的自由体积增多,染料分子易于对织物上染。,从图4可以看出,180时,30秒和50秒转印时间下胶囊化染料对织物转印10次后,织物的K/S值基本保持不变,但随着转印时间的延长,即由30秒增至50秒后,胶囊每次释放的染料量增加,织物颜色变深,K/S值也相对增大。这就是说,可在较低温度下通过改变时间,较易达到稳定改变色深的多次转印效果
13、。,热敏性变色印花,包覆织物印花用变色颜料要求无释放，对壁材的强度、耐热性能和透明性均有很高的要求。 微胶囊制备 热敏染料、双酚、十六醇的质量比1250， 制备优化工艺为乳化速度8 000 r/min，乳化时间15 min，阿拉伯胶与明胶的质量比为11，固化剂甲醛与明胶的质量比为11，固化时间为1 h； 热敏变色微胶囊在真丝绸涂料印花中的应用： （1）基本配方：5 %30 %染料微胶囊，20 %30 %黏合剂101，X %增稠剂PKS，2%柔软剂XP，若干水。 （2）采用涂料印花方式，选用适合真丝绸印花的环保型黏合剂101和增稠剂PKS，在mini MDF/767磁棒印花机上进行小样试验，焙烘
14、温度100150 、时间35 min；,印花效果,印花后真丝绸面料在不同温度下的颜色变化,参考文献： 织物立体印花加工张运生，印染，2008 纺织品静电印花及其墨粉的研制，朱碧平,屠天民，印染，2006 热敏变色微胶囊的制备及对真丝绸的涂料印花，张忠信，方浩雁，马廷方，余志成，高佩佩，研究与技术，2010 微胶囊整理剂在纺织品后整理中的应用，黄 玲,邱白玉，毛纺科技，2006 分散染料微胶囊多次转移印花效果初探，罗艳，陈水林，张伦生，蒋龙娟，染料工业，2000,2.3.功能性纺织品整理,芳香整理 阻燃整理 防蚊整理 抗菌整理 防雾整理,许多芳香剂具有镇静、杀菌、催眠、保健等作用,但是,把芳香剂
15、简单地喷洒在纺织品上,其留香期很短,用芳香剂作囊芯制备的芳香微胶囊弥补了这一缺陷。 清雅高逸的氛香,使我们心旷神怡.,1芳香整理,芳香整理,一般微胶囊的壁材与纤维没有亲和力，需借助交联剂才能与纤维结合，而香味剂易挥发，不能高温焙烘，因此使用低温固着剂。 整理工艺可以采用浸轧法、印花法、喷雾和浸渍法。 浸轧法、印花法、喷雾法适合坯布的连续作业整理，但裁片中有较多布料边角不能利用,而使成本增加。浸渍法则多适合成衣的芳香整理。,分别进行芳香微胶囊整理和纯香精整理,对其在自然条件下放置后的留香效果和水洗留香效果进行测试与对比分析。结果表明:芳香微胶囊整理织物的自然放置留香时间是纯香精整理织物的6倍以上
16、,其水洗留香时间延长了3倍;针织物比机织物的留香时间稍长。 芳香整理方法 芳香微胶囊整理液配方(质量分数): 20%的茉莉香精微胶囊1.0%;渗透剂0.12%;黏合剂0.45%。 纯香精整理液配方：茉莉香精质量分数为1.0。 芳香整理：采用浸渍法，浴比1：10，将织物在整理液中浸渍1 h，使其充分浸润；然后将织物甩干(带液率为80)，在低温烘箱中焙烘30 min，然后自然晾干。,应用举例芳香整理,机织物,针织物,参考文献：芳香微胶囊整理织物的留香效果胡心怡,王韶辉，纺织学报，2009,2阻燃整理,溶胶凝胶法红磷微胶囊棉织物阻燃整理 无机氢氧化铝为壁材，超细红磷为囊材，制备了红磷微胶囊阻燃剂；将溶胶凝胶法技术与超细红磷微胶囊阻燃剂相结合，对纺织品进行阻燃整理； 微胶囊化可提高红磷阻燃剂的稳定性 溶胶凝胶法红磷微胶囊阻燃整理工艺可以将红磷微胶囊阻燃整理剂包覆于溶胶凝胶形成的三维网络结构中，且在后续预烘和焙烘热处理过程中将红磷微胶囊锚固在织物表面，提高了红磷
