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1、微胶囊在染整中的应用吴倩（东华大学化学化工与生物工程学院 上海 216020）摘要 本文介绍了微胶囊的特征、应用目的，并简要介绍了染整加工中微胶囊的几种制备方法。最后着重介绍了微胶囊在印花、染色、后整理中的应用。关键词 微胶囊；印花；染色；后整理Abstract The article introduces the characteristics and application purposes of microcapsule.And it elaborates several preparation methods of microcapsule in dyeing and finishin
2、g.It focuses on the application of microcapsule in printing,drying,after treatment.Key Words Microcapsule; Printing; Drying; After treatment1 引言微胶囊技术是指把分散的固体物质、液滴或气体完全包封在一层致密的薄膜中形成复合核壳材料微胶囊的技术。按照形成的微胶囊壁材不同，可分为不透性和半透性微胶囊两种。不透性微胶囊的壳壁比较厚，因此为芯材提供一个相对密封的环境，使其与外部隔离，在需要释放时利用加压、升温或者辐射等方法将壁材破坏，从而使芯材释放。半透性微胶囊
3、不用破坏壁材即可将芯材释放，原因是壁材具有选择透过性，芯材和外部小分子可以通过壁材而使内外达到一定的平衡，从而达到缓释和控制释放的功能。因此微胶囊具有目标选择性、缓释性及保护活性物质特性,并且具有隔离性能等。同时微胶囊还能够改变物质的外观和性能，能够提高它们的储存稳定性。基于微胶囊的诸多优点，已在纺织工业中得到应用，特别是染整方面。具体应用表现在微胶囊染料和印花、微胶囊功能整理剂等方面 。同时应用微胶囊技术主要有以下几点目的：第一，改变液体的分散状态，降低其挥发性，克服液体与周围介质材料的热力学不兼容性；第二，核物质与周围介质之间或核物质颗粒之间的绝缘；第三，采用扩散或者壳体破坏的方法延缓被包
4、裹物质向介质的释放1 刘云飞，杨荣杰. 微胶囊的制备与应用J. 材料导报.1998，12（4）：50-52。采用微胶囊技术可以有效地解决纺织印染中存在的一些问题, 如降低成本, 提高染料利用率, 有利于废水净化和实现无助剂免水洗染色。2 染整加工中微胶囊的制备方法 微胶囊的制备设计到化学、物理、高分子化学及物理、胶体化学、材料化学分散和干燥技术等学科领域。微胶囊的制备原理为采用成膜技术将分散均匀的小液滴、固体颗粒、其他封装其中而形成胶囊。因此，微胶囊在结构上由壁材和芯材两部分做成。通常，染料微胶囊选用明胶、果胶、琼脂、甲基纤维素、聚丙烯酸、马来酸等高分子物质或两种以上多官能团的单体如脲醛、三聚
5、氰胺甲醛树脂作为壁材2 Hiroshi SakaokaJ. JapanTextileNew，1974 (5):41433 Hong K, Park SJ. Reactive & Functional Polymers, 1999, 42:193200。 根据性质、胶囊形成机制以及形成条件，在染整加工中应用的微胶囊的制备方法可分为化学法、物理化学法、物理法。化学法包括界面聚合法、原位聚合法等；物理化学法有水相分离法（单凝聚法和复凝聚法）、油相分离法、液中硬化成膜法、相分离法、干燥浴法等；物理法有喷雾干燥法、空气悬浮法、真空蒸发沉积法等方法。2.1 界面聚合法 界面聚合法是将两种亲疏水性不同的单体
6、分别溶解在互不相容的水相和有机相中，并在油水面处发生聚合反应来制备胶囊的一种方法。一般利用界面聚合法制备微胶囊的壁材有：聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚脲等。包覆其中的芯材可以包括阻燃剂、香料、农药、驱蚊剂、胶黏剂以及染料等。 东华大学李卓4 李卓. 聚脲微胶囊的研制及其在纺织上的应用D. 上海：东华大学化学化工与生物工程学院，2002等以界面聚合法聚脲外壳包覆分散染料，并将制备的分散染料微胶囊用于热熔染色、转移印花、多色多点印花、双面印花等领域。分散染料微胶囊在加工及应用过程中无助剂、免水洗，节约成本并且能够减轻废水对环境的污染。2.2 原位聚合法 原位聚合法是单体与引发剂加入到同一个分散相或连续相
7、中，由于单体在体系中是可溶的，但是聚合后产物是不溶的，因此聚合产物会沉积在芯材的表面，而形成微胶囊。原位聚合反应之前，芯材必须被分散成细粒，并在形成的分散体系中充分分散。此时发生原位聚合反应的单体可在分散体系中的连续相介质中或分散相囊心中。原位聚合法所需的高分子反应有均聚、共聚、缩聚，这些反应都需要催化剂，反应时间长，反应过程的关键是控制所形成的的聚合物能够沉积在芯材表面。在制备过程中成球率高、包覆率易控制、成本低、易于工业化生产，因此能够广泛应用。利用原为缩合聚合法制备的微胶囊外壳有三聚氰胺-甲醛树脂、聚脲等，而聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸酯胶囊则采用原位加成聚合法制备5 Zhang H Z.,
8、Wang X D. Fabrication and performances of microencapsulated pase change materials based on noctadecane core and resorcinol-modified melamine -formaldehyde shelJ. Colloids and Surfaces A, 2009, 332 (2):129-1386 Jin Z G.,Wang Y D.,Liu J G.et al. Synthesis and properties of paraffine capsules as phase
9、change materialsJ. Polymer, 2008, 49(12): 2903-29107 Luo Y. W., Gu H Y., Nanoencapsulation via interfacially confined reversible addition fragmentation transfer miniemulsion polymerizationJ. Polymer, 2007, 48: 3262-3272。2.3 水相分离法8 Yoshioka M, Segawa A, Segawa E, et al. Microcapsule containing core m
10、aterial and method for producing the sameP, US6337089,20029 胡大艳. 微胶囊技术在织物涂层上的应用研究D. 上海：东华大学化学化工学院，2005 水相分离法是胶体间电荷的中和及亲水性胶体微粒周围水相溶剂曾消失而形成微胶囊的方法。水相分离法包括单凝聚法和复凝聚法。单凝聚法是以一种高分子化合物为壁材，将芯材分散在壁材中，然后通过加入絮凝剂或降低温度、调节pH值等方式使壁材沉积在芯材表面上的方法。复合凝聚法是使用两种带相反电荷的高分子化合物作壁材，当两种高分子化合物混合时，由于正负电荷相互吸引使壁材溶解度降低而凝聚成囊的方法。2.4 油相分
11、离法 油相分离法是将壁材溶于有机溶剂中，加入不溶性芯材，加入乳化剂，将其乳化，然后壁材凝聚并从有机溶剂中分离出来，并将分散其中的芯材包覆形成微胶囊。2.5 喷雾干燥法 喷雾干燥法是将芯材利用超声技术分散于壁材的稀溶液中，形成悬浊液或者乳浊液。然后利用喷雾干燥器，通过雾化、干燥而形成微胶囊，其中芯材必需为非溶性固体小颗粒。3 微胶囊在染整行业中的应用 微胶囊最早是1954年由美国NCR公司B.K.GREEN使用带相反电荷的溶胶在分散的染料颗粒上复合凝聚，制备出无碳复写纸，此种微胶囊为压敏型微胶囊10 蔡涛，王丹，宋志祥，佘万能. 微胶囊的制备技术及其应用J. 化工中间体，2009,12:6-13
12、。随着微胶囊技术的发展，微胶囊较晚才应用于纺织行业中， 但是现在已取得了一定的成果，并在不断创新发展中。纺织新产品的开发, 主要是印花、染色、整理方面的研究。3.1 微胶囊在印花工艺中的应用11 吴明华. 物理发泡微胶囊的研制及其在立体印花中的应用D. 上海：东华大学化学化工学院，2002微胶囊在印花工艺中的应用主要是在传统的印花工艺中创新出多种印花工艺，如多色多点印花、转移印花、物理发泡印花、静电印花、热敏变色印花等。3.1.1 多色多点印花多点多色印花是通过多种颜色的染料微胶囊混用，在汽蒸、热处理等方法作用下使染料微胶囊破裂并固着在布上，产生多点多色、形状各异的特殊印花效果效果。用于多点多
13、色印花的微胶囊应用较广泛的为分散染料微胶囊，它能够在圆网印花中产生有趣的印花效果。例如，Shikiso化学公司生产的分散染料微胶囊即商品名为N型精细染料（Finecolour N型）可以在聚酯、棉、聚酰胺和毛纤维上利用气蒸、热处理等方法，可形成双面彩色织物微胶囊印花技术。分散染料微胶囊用于印花是利用分散染料微胶囊化将染料芯材包覆在囊壁内，依据壁材的特性利用加压、升温、pH值等方法，是胶囊破裂而发色，利用微胶囊的缓释特性可控制发色量和发色速度，来实现无序或有序的局部染色。利用微胶囊的隔离特性和缓释特性可以将含有多种染料的微胶囊在粘合剂的作用下，涂敷在织物上利用蒸汽是其破裂而达到多色印花的效果，因
14、此可得到色彩斑斓的织物2。3.1.2 转移印花根据微胶囊技术将分散染料和溶剂制成分散染料微胶囊，再加工成转移印花纸，利用胶囊的匀速缓释性能，可以通过转移印花时间来控制转移印花的颜色浓度在转移印花时通过外界因素的作用使胶囊破裂, 在溶剂的作用下, 使染料转移到织物上并固着在纤维上。该法可在较低温度下进行染色，并且具有染色均匀性好，上染速度快等优点。罗艳12 陈水林，罗艳. 分散染料微胶囊无污染染色C. 第二届全国染整行业技术改造研讨会，邯郸：2004：5658等采用原位聚合法结合多层造壁技术，将分散染料微胶囊化，并将所得的分散染料微胶囊用于多次转移印花，能够体现出其特有的优越性，可以实现多次转移
15、印花。3.1.3 物理发泡印花 物理发泡微胶囊是利用原位聚合法制备而成，其色浆中含有发泡剂，在受热是发泡剂汽化产生压力，同时壁材因受热而软化，在压力的作用下膨胀，当壁材的热塑性与发泡剂相匹配时，微胶囊具有良好的膨胀性能。微胶囊膨胀后得到效果较好的立体印花，膨胀后的微胶囊具有很好的稳定性冷却后胶囊不回缩13 United States Patent 2003/0114546 200314 何以敏. 聚合物发泡材料及技术M. 北京：化学工业出版社，2008.6015 陈水林. 立体印花物理发泡微胶囊的研制J. 染整科技,1995,(1) 。东华大学吴明华1等详细阐述了热膨胀型微胶囊成囊原理、过程以制备方法及影响因素。并借助该胶囊的特点研究了胶囊的成囊、造壁工艺与发泡性能的关系以及该胶囊在立体印花中的应用。3.1.4 静电印花微胶囊静电场印花是将染料分散在介电常数较高的溶液中作为芯材，合成高分子膜作为壁材，在一定的电场中微胶囊由于电场力的作用回向电极移动，而转印到织物上，再经加压或加热使胶囊破裂，释放出来的染料和助剂相互作用而固着在织物上16 王戎戎. 微胶囊技术在纺织工业中的应用J. 国外纺织技术，1999,9:4-717 Nelson G. Microencapsulates in textile coloration and finishingJ
