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1、染整助剂与纺织生物技术微胶囊的制备及染整应用n一、微胶囊 及制备n、微胶囊 ：微胶囊技术是指利用天然的或合成 的高分子材料将固体的、液体的、甚至是气体的 微小物质包覆，形成直径1500um的一种具有半 透性或封闭膜的微型胶囊技术。 n、形状与结构：微胶囊的外形多样，可以是球 状的葡萄串形也可以是不规则的形状胶囊外表可 以是光滑的也有折叠的、微胶囊的囊膜既可以是 单层也可以是双层或多层结构、而囊膜所包覆的 核心物质既可以是单核也可以是多核 n、微胶囊化的方法 ：依据囊壁的形成机 制和成囊条件微胶囊化方法大致可分为3类 即化学法、物理法和物理化学法。n化学法：包括界面聚合法、原位聚合法和 锐孔法。
2、n物理法：包括喷雾干燥法、空气悬浮法真 空蒸发沉积法、静电结合法、溶剂蒸发法 、包结络合物法及挤压法。n物理化学法：则包括油相分离法、水相分 离法、干燥浴法(复相乳化法)和熔化分散冷 凝法。n、壁材：通常选用的壁材有明胶、果胶 、琼脂、甲基纤维素、聚丙烯酸、马来酸 、B-环糊精、壳聚糖等高分子物质 。n、芯材：水溶性或非水溶性固体物质n非水溶性液体或气体物质n溶液简介还原染料微胶囊的制备n染料悬浮液加入明胶溶液加入阿拉伯胶溶液变性凝 聚稀释沉降分散固化离心干燥16n乳化：将15ml还原染料（50g/l）悬浮液中，加入25ml明 胶溶液（50g/l），在磁力搅拌器上搅拌1h使之分散均匀 ，再加入
3、25ml阿拉伯胶溶液（50g/l），继续搅拌1h；n变性凝聚：加热到45，搅拌条件下，用100g/l稀醋酸调 节pH4.5；n稀释：搅拌条件下，冲入4倍体积水；n沉降：低速搅拌条件下，将此体系冷却至约5；n分散：用20%NaOH溶液调节pH9；n固化：最后加入占总体积2%的戊二醛溶液（37%）固化 2h，离心水洗充分去除戊二醛；n成囊过程：乳化 成 囊 改善囊形离 心 分 离离干 燥粉 碎成 品固 化染料 图2-1 微胶囊成囊工艺图图2-2 成囊示意图n二、微胶囊功能及特点n三、微胶囊应用：n、印花工艺中的应用n多色多点印花传统印花 微胶囊微点印花 传统多色印花 微胶囊多色微点印花n多色多点印
4、花是一种具有独特风格,超过一般。“ 雪花”效果的印花方法。多色多点印花在工艺和设 备上与常规印花相同,不同之处在于采用了染料微 胶囊。把粒径10200um大小不等、形状各异(球 形、椭圆形、液滴形、鳞片形、纤维形等),含有多 种染料的微胶囊在粘合剂的作用下涂覆在织物纤 维上,经汽蒸使染料微胶囊破裂并在布上印花,形成 颜色形状各异风格独特的染色微点。在布的一面 完成多色多点印花烘干后,在布的另一面再进行一 次同样的多色多点印花,在热处理下,从胶囊中释放 出来的染料形成色点并渗透到织物另一面,得到主 色调各不相同的双面多色多点印花产品，每一面 的主色调取决于该面所使用的染料微胶囊。n1、胶囊印花产
5、生的彩色特殊效果；n工艺上除和一般印花工艺有区别外，主要是不同色泽的微 胶囊染料由于受囊膜的包覆，所以不会相互混合成一种色 泽，一般是控制在汽蒸或焙烘热熔阶段中汽蒸、焙烘破裂 ，使染料及时从微胶囊中转移到织物上去着色和固色。各 种颜色的染料才释放出来，对纤维分别着色，于是形成多 种颜色风格独特的微点花纹，而独特的效果是任何机械印 花方法无法达到的。n2、应绿色整理、保护环境、防止粉尘；n随着社会的进步和人们生活质量的提高，人们越来越重视 环境和自身的健康水平。“绿色纺织品” 、“生态纺织品” 成为当今世界人们的生活需求。发展纺织工业的清洁生产 ，运用有利于保护生态环境的绿色生产方式，向消费者提
6、 供生态纺织品是世界纺织业进入21世纪的全球性主题，是 事关人类生存质量和可持续发展的重要内容。绿色染色技 术是今后纺织品染色重点发展方向。n色浆配方： n 还原绿FFB微胶囊 30g/ln 淀粉糊 40g/ln 雕白粉 5g/ln 碳酸钠 5g/ln 尿素 5g/ln色浆总量 100g/l工艺流程n色浆调制印花烘干轧还原液（轧余 率60）预烘焙烘（120145） 水洗氧化皂洗水洗烘干。 纯棉还原艳绿FFB微胶囊单色不同浓度印花涤棉分散还原染料拼色微胶囊印花还原染料微胶囊拼色印花n转移印花n纺织品加工中的转移印花是用于有明显玻 璃化温度的合成纤维织物,如涤纶。将染料 微胶囊构成的图案印在转移纸
7、上,再将纸放 在织物上施以压力使胶囊破裂,释放出的染 料附着在织物上。这种方法与传统的热转 移印花相比,除了具有不用糊料、节省染料 、节约转移纸、减少废水污染等优点外,还 能扩大染料的选择范围,不再限于升华牢度 低的染料,同时也提高了热转移印花的升华 牢度。n物理发泡印花n物理发泡微胶囊是一种有热塑性致密外壳 、内含低沸点溶剂的微胶囊,平均粒径为10 30um。将其混入涂料印花浆中,印花后在 适当高温(110140) 下处理,胶囊内部的 溶剂汽化,产生足够压力,使塑性化的壁壳膨 胀,直径扩大到原来的35倍,并冷却至室温 后仍保持发泡后的状态,从而获得立体感强 的发泡印花效果。n热敏变色印花n为
8、了能使印花的色泽与图案随环境中的光线、温 度或湿度的变化而变化,人们开发出了具有光敏、 热敏或湿敏特性的变色涂料，。热敏变色涂料的 印花工艺有些就是采用了微胶囊技术。目前使用 的这类变色涂料还存在不耐洗、不耐晒、牢固度 差的缺点，对热敏变色涂料研究和生产处于领先 地位的是日本松井色素工业公司和英国默克公司, 他们都有自己的变色涂料系列。上海纤维研究所 热敏变色涂料的研究也取得了很大成就。n、在染色加工中的应用n染料微胶囊的非水系染色法是在气相染色 法、磁力作用染色法及静电染色法基础上 发展起来的,目前仍处于实验阶段,尚未大规 模推广。但作为非水系染色的一种改进工 艺,它的发展前景是广阔的。采用
9、不以水为 介质的非水系染色法,既可以减少染色加工 中的耗水量,也可以减少染色废水处理的负 担,不失是染色工艺的发展方向。n利用磁场的染料微胶囊非水系染色法n这是日本公布的专利技术。首先利用磁场对含有 铁磁性微粒的染料微胶囊的吸引作用,将染料微胶 囊吸附到织物表面、然后在高温作用下使染料受 热升华气化,并从破裂的微胶囊中逸出,扩散和深入 到织物纤维内部,最后在外磁场作用下,从织物表面 去除含有铁磁性粒子的微胶囊壳体残留物。对染 色后的涤纶进行染料耐光性试验结果表明:采用这 种染料微胶囊非水系染色法,与以水为溶剂的涤纶 高温高压染色法相比,染色织物的耐光性没有差别 。用几种不同染料的微胶囊进行混配
10、可以得到不 同的色泽。实践证明染料微胶囊不仅可以染单色, 还可以配色。n利用静电场的染料微胶囊非水系染色法n染料微胶囊中含有高介电常数溶剂或设法使染料 微胶囊表面带有电荷,则可以利用静电场的作用使 染料微胶囊吸附在织物上,微胶囊受热后,染料升华 冲破微胶囊而上染。n用染料微胶囊进行染色加工,目前仍处于实验阶段, 尚未大规模推广。但作为非水系染色的一种改进 工艺,它的发展前景是广阔的使用染料微胶囊的非 水系染色法是在气相染色法、磁力作用染色法及 静电染色法基础上发展起来的。采用不以水为介 质的非水系染色法,既可以减少染色加工中的耗水 量,也可以减少染色废水处理的负担,不失是染色工 艺的发展方向。
11、利用磁场的染料微胶囊非水系染 色法是日本公布的专利技术。首先利用磁场对含 有铁磁性微粒的染料微胶囊的吸引 n作用,将染料微胶囊吸附到织物表面、然后在高温 作用下使染料受热升华气化,并从破裂的微胶囊中 逸出,扩散和深入到织物纤维内部,最后在外磁场作 用下,从织物表面去除含有铁磁性粒子的微胶囊壳 体残留物,整个过程可以通过传送带连续进行。对 染色后的涤纶进行染料耐光性试验结果表明:采用 这种染料微胶囊非水系染色法,与以水为溶剂的涤 纶高温高压染色法相比,染色织物的耐光性没有差 别。用几种不同染料的微胶囊进行混配可以得到 不同的色泽。实践证明染料微胶囊不仅可以染单 色,还可以配色。当染料微胶囊中不含
12、有铁磁性粉 末,而是染料微胶囊中含有高介电常数溶剂或设法 使染料微胶囊表面带有电荷,则可以利用静电场的 作用使染料微胶囊吸附在织物上,微胶囊受热后,染 料升华冲破微胶囊而上染。n、微胶囊在织物整理方面的应用n为使织物具有良好的使用性能,除了要进行染色、 印花等加工外,根据实际需要还常进行抗皱防缩、 柔软、抗静电、防油防水防污、阻燃、抗菌防老 化等各种后整理,在后整理工艺中,有时使用微胶囊 技术有着独特的优势。n在后整理工艺中,如果使用的整理剂是疏水性的,当 用水作介质时要加入乳化剂,使疏水性整理剂乳化 分散到水中才能对织物进行整理。当使用有机溶 剂作介质时,则可把疏水性整理剂溶解,这有利于对
13、织物进行整理。但这种方法因有机溶剂价格高,易 燃易爆或毒性大等缺点而难以推广。如果使用微 胶囊技术把疏水性整理剂与有机溶剂包裹起来,则 可以保留非水溶剂整理工艺的优点,又可大大减少 有机溶剂用量,而且只要工艺合适完全可以取得非 水溶剂整理同样好的效果。疏水性整理剂微胶囊 囊芯包括弹性改进剂、抗起球剂、阻燃剂、抗皱 剂、抗静电剂、抗油抗污剂、防水剂、柔软剂抗 光氧化的紫外线吸收剂等。 n由于整理剂被包裹在微胶囊中互不影响,所以可以 把两种以上整理剂微胶囊同时在织物上处理,这样 可以大大简化多种整理剂的加工工艺流程。在织 物卫生除臭整理中利用微胶囊的保护和缓释功能 使整理剂的作用得到更好的发挥,这
14、类整理剂微胶 囊包括香料、除臭剂、驱虫剂、杀菌剂。利用香 精微胶囊进行织物的香味整理时,可以减少香精挥 发损失使香味更持久。而卫生整理用的微胶囊不 仅可以用天然或合成高聚物作壁材,也可以用微生 物作壁材。目前各种含有抗菌剂、杀虫剂、防蛀 剂的酵母细胞微胶囊在国外已在棉织物和毛织物 上使用。在欧洲Akzo已制造和出售了产品系列,称 作DiolenBaetekiller。n日本的Exlan公司试验把阻燃剂、除臭剂、柔软剂 、香料、抗静电剂、紫外线吸收剂等整理剂微胶 囊加入合成纤维纺丝液中形成了功能性纤维,进而 织成功能性织物。日本三菱螺萦公司也生产过一 种含有香精的微胶囊的聚酯纤维,制成的织物有较
15、 持久的释香能力,由于香精微胶囊保存在纤维内部, 织物经多次洗涤仍可保持香味。这种含香精微胶 囊的纤维不仅可作衣物,也可以用于填塞床垫、枕 头和动物形状的布玩具。日本钟渊公司开发的一 种抗菌纤维就有缓释功能,它是把整理剂加在纺丝 浴中,通过溶剂纺丝得到长丝,有与微胶囊缓释功能 类似的性质。n、微胶囊整理剂在纺织品后整理中存在的主要 问题及解决方法n在纺织品后整理中,微胶囊整理剂的应用虽然具有 许多优势,但也存在不少问题“由于微胶囊的粒径一 般较大,不易渗透到纤维内部,通常要采用粘合剂使 它固着在纤维或织物上,因此,产品的耐洗牢度较低 ,这是目前微胶囊整理剂存在的主要问题“由于微胶 囊整理剂的应
16、用研究起步较晚,而各种整理剂在结 构及性能上均存在差异,其微胶囊化的方法以及所 用壁材又与整理剂加工对象以及产品用途等因素 有关,所以在目前,要制备性能优良的微胶囊整理剂 ,技术难度较大。n因此,加大力度研究微胶囊整理剂的制备技 术,特别是用于织物整理的纳米胶囊,并不断 降低成本,是目前的当务之急;其次,采用与纤 维有良好相容性的天然绿色材料作壁材制 备微胶囊整理剂,以保证产品及整理过程无 污染,同时与纤维之间又有较大的结合力,从 而提高整理品的耐洗牢度。纳米材料及在染整中应用n第一节、纳米材料于技术n一、纳米技术：1959年，著名物理学家、 诺贝尔奖获得者理查德费曼预言，人类可 以用小的机器制作更小的机器，最后将变 成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造“
