羊絨織物環(huán)保微膠囊防蛀整理

M. Basuk, S. Pandit

運動技術(shù)卓越中心 羊毛研究協(xié)會 (印度)

印度有2種產(chǎn)羊絨的山羊品種，即張?zhí)寡?Changtangi)和奇谷羊(Chegu)。張?zhí)寡蝰Z養(yǎng)在拉達(dá)克(查謨、克什米爾)[Ladakh (Jammu，Kashmir)]地區(qū)，而奇谷羊馴養(yǎng)在拉胡爾(Lahul)、斯皮提(Spitti)、金納爾(喜馬偕爾邦)[Kinnaur(Himachal Pradesh)]、烏塔爾卡斯希(Uttarkashi)、杰莫利(Chamoli)及皮托爾加爾(烏特拉坎德)[Pithorgarh (Uttrakand)]地區(qū)。印度每年從近25萬只山羊中獲得40～50 t羊絨。這些純羊絨的凈值約為35億盧比(4 080萬歐元)，通過披肩制造業(yè)增值后可獲取的價值約200億盧比(23 344萬歐元)。印度大部分羊絨纖維用于制造披肩，主要集中在克什米爾山谷?？耸裁谞柹a(chǎn)的羊絨產(chǎn)品多以高價出口為主。

與羊毛類似，羊絨也存在被蛀蟲侵襲的問題。相比于毛織物產(chǎn)品，羊絨產(chǎn)品成本更高，價值更高，非常有必要對其進行防蛀處理。

各種植物精油是從植物中提取的揮發(fā)性親脂組分，具有良好的防蛀蟲活性。將其與生物可降解組分制成合適的制劑以避免其快速降解和揮發(fā)，才能滿足其商業(yè)應(yīng)用需求。這些精油可微膠囊化以提高耐用性。微膠囊體系可避免精油的降解和揮發(fā)，防止揮發(fā)性芳香成分的損失，同時允許精油持續(xù)釋放，改善芯材的受控釋放和穩(wěn)定性。

1 試驗

1.1 主要材料

精油：取自草本植物薄荷、桉樹、百里香葉、蘆薈、迷迭香、薰衣草、丁香和印楝。

織物：面密度為100 g/m2的100%羊絨織物或羊毛織物。

1.2 精油的微膠囊化

三聚氰胺與甲醛用于制備微膠囊的壁材，精油為芯材。采用溫控高速機械攪拌和磁力攪拌相結(jié)合的方法制備微膠囊。

1.2.1 材料及用量

每種精油取20 mL。

三聚氰胺：5.46 g；甲醛：11.67 g；月桂基硫酸鈉(SLS)：7.50 g；聚乙烯醇(PVA)：1.25 g。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的碳酸鈉溶液用于調(diào)節(jié)預(yù)聚合物溶液的pH值。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫酸溶液用于調(diào)節(jié)制備膠囊溶液的pH值。

1.2.2 工藝條件

精油乳狀液：200 mL；三聚氰胺與甲醛(MF)預(yù)聚合物溶液：200 mL；加熱之前預(yù)聚合物溶液的pH值為8.6。

在70 ℃和1 500 r/min下進行MF預(yù)聚合。在室溫和3 000 r/min下進行精油液體乳化。在70 ℃和1 500 r/min下進行微膠囊化，其中pH值為3.0。微膠囊溶液在40 ℃的烘箱中干燥15 h。

1.2.3 制備精油乳液

將SLS細(xì)粉加入蒸餾水(200 mL)中混合制成乳化液。室溫條件下，在30 min內(nèi)將精油緩慢加入此溶液中，同時使用高速剪切機械攪拌器在3 000 r/min下持續(xù)攪拌混合物。將PVA水溶液加入混合物中，并繼續(xù)攪拌30 min。將甲醛和三聚氰胺分別加入蒸餾水(200 mL)中制得MF預(yù)聚體。加熱該溶液前，混合物的pH值用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)至8.5～9.0。將溫度升高至70 ℃，持續(xù)攪拌。混合物變成透明狀，即為MF預(yù)聚體。將MF預(yù)聚體緩慢加入所制備的精油乳液中用于制備微膠囊。

1.2.4 制備微膠囊

采用磁力攪拌，使MF預(yù)聚體與精油乳液混合反應(yīng)。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的硫酸溶液將反應(yīng)液pH值緩慢降至3.0，同時將溫度緩慢升至70 ℃。此狀態(tài)下維持2 h以形成膠囊。最后將膠囊冷卻至室溫，并在烘箱中于40 ℃干燥15 h。

1.3 在羊絨織物上整理中草藥精油微膠囊

采用微膠囊化精油(5%，相對織物質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，o. w. f)和黏合劑(5%，o. w. f)制備制劑，浴比(MLR)保持在1∶30。首先，將黏合劑加入水中，攪拌5 min。然后，將微膠囊加入該溶液，再繼續(xù)攪拌5 min。將羊絨織物置于制劑中浸泡15 min，然后將其送入浸軋-烘干-固化型拉幅機處理，保持織物浸軋率為80%，60 ℃下干燥15 min，110 ℃下固化2 min。

1.4 在羊絨織物上整理防蛀化合物氯菊酯(Eulan SPA)

Eulan SPA為一種防蛀商品，采用竭染法將其應(yīng)用于織物。各試劑使用商品推薦用量如下。

Eulan SPA質(zhì)量分?jǐn)?shù)： 0.25%；

乙酸鈉質(zhì)量濃度：2.5 g/L；

乙酸質(zhì)量濃度：2.5 g/L；

勻染劑WSA質(zhì)量濃度：5.0 g/L。

MLR保持在1∶20。將該浴液加熱至100 ℃，并保溫60 min。升溫速率保持在30 ℃/ min。最后，用冷水洗滌試樣并在室溫下干燥。

2 結(jié)果與討論

2.1 粒徑分析

使用Beckman Coulter Delsa Nano C粒度分析儀分析微膠囊的粒徑。

所開發(fā)的微膠囊粒徑為2～10 μm。

2.2 使用混合研磨機提取精油

使用Retsch MM 400型混合研磨機對膠囊中存在的精油進行提取。采用10 mm的不銹鋼球?qū)⒛z囊在己烷介質(zhì)中壓碎。振蕩頻率保持為每秒20個循環(huán)，并持續(xù)15 min。使用類似的方法從整理后、洗滌后和干洗織物中提取精油。最后采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對提取物進行分析。

2.3 氣味強度

為了評定氣味的強度，由10位評判者對未洗滌織物試樣、經(jīng)過1次和3次干洗后的織物試樣進行評估。

評判者被允許對每個試樣聞2～3次，之后按照準(zhǔn)備好的評分表進行評分。評判者聞每個試樣之前加聞濃咖啡的氣味，以中和前一試樣的氣味。表1、圖1中氣味評價等級為：1——非常弱，2——弱，3——中度，4——強，5——非常強。

所有評估者都認(rèn)為草本植物處理的試樣洗滌前香味強。從表1可知，干洗后的氣味與干洗前氣味相比略有下降，但是仍然有中等的氣味。

表1 Eulan SPA、草本植物處理織物的氣味強度等級

圖1 不同精油的微膠囊應(yīng)用于織物的氣味等級比較

2.4 GC-MS分析

使用GC-MS系統(tǒng)(Thermo Scientific Focus GCDSQ II)對存在于微膠囊中的不同精油和現(xiàn)有防蛀商品進行分析。測試條件如下所述。

載氣：氦氣；進樣口溫度：230 ℃；初始烘箱溫度：80 ℃，保溫2 min，以10 ℃/min的速度升至280 ℃，然后在280 ℃下保溫10 min。分流比為1∶20。使用質(zhì)譜檢測器(MSD檢測器)進行分析。通過所獲得的MS數(shù)據(jù)與庫中報告的MS數(shù)據(jù)的比較，進行組分鑒定。各精油的標(biāo)準(zhǔn)樣在儀器上測試，用于與待測試樣進行比較。

2.5 防蛀活性

根據(jù)肉眼觀察未處理試樣、Eulan SPA處理試樣、各精油微膠囊處理試樣的損害程度和質(zhì)量減輕程度，對受試幼蟲AnthrenusFlavipies(LeConte)進行生物學(xué)檢測，并按照ISO 3998:1977(E)Textiles—Determinationofresistancetocertaininsectpests所述程序，觀察幼蟲狀況，測試結(jié)果如表2所示。

表2 防蛀活性

發(fā)現(xiàn)未處理試樣質(zhì)量損失較大，且出現(xiàn)幾個較大孔洞。在所有織物試樣中，丁香微膠囊處理的試樣顯示出較好的防蛀能力和較小的質(zhì)量損失，且其表面損傷也較小。

2.6 SEM照片

經(jīng)精油微膠囊整理的不同織物試樣的掃描電子顯微鏡(SEM)照片如圖2所示。從圖2可看出，微膠囊化的防蛀劑在羊絨織物上附著良好。

圖2 精油微膠囊整理的不同織物試樣的SEM照片

3 結(jié)論

在本文開發(fā)的精油微膠囊中，經(jīng)桉樹、丁香和迷迭香微膠囊處理的試樣具有更好的防蛀性，而其活性可與商業(yè)防蟲劑如氯菊酯媲美。整理后的織物試樣散發(fā)出令人愉悅的氣味，且氣味時間持久。GC-MS測試結(jié)果、SEM照片和數(shù)字顯微鏡圖像(圖略)證實了干洗后織物試樣上仍存在微膠囊。

對織物試樣進行了主觀測試，測試組由10名評判者組成。所有織物試樣均獲得令人滿意的測試結(jié)果。測試這些織物試樣的防蛀活性，發(fā)現(xiàn)羊毛織物和羊絨織物均未出現(xiàn)損壞情況。