微膠囊技術在紡織品整理中的應用現(xiàn)狀

榮啟龍 程博

北京中紡化工股份有限公司 北京 100176

1 引言

微膠囊技術是一種利用聚合物薄膜材料（壁材）將分散均勻的細小液滴或固體顆粒甚至氣體（統(tǒng)稱芯材）包覆形成微小粒子的技術，這種微小粒子就叫做微膠囊。微膠囊主要由壁材和芯材兩部分組成，有簡單型、多芯型、多壁型、不規(guī)則等多種形狀。微膠囊技術不會影響包覆物的物理性質(zhì)和化學結(jié)構(gòu)，當外界條件（溫度、壓力、pH值、酶等）作用時，內(nèi)部包覆物會擴散出來或者包覆物會從微膠囊壁釋放出來[1]。隨著科技的發(fā)展，新型染料、相變儲能材料、緩釋型材料以及自修復材料中都可見到微膠囊技術的應用。將微膠囊技術應用于紡織染整加工中，可以解決常見的延時焙烘問題，同時還可節(jié)水節(jié)能，達到環(huán)保染整的要求。

2 制備方法

壁材和芯材是多種多樣的，芯材是親水性的宜用非水溶性的合成高分子材料做壁材，芯材是疏水的則宜采用合成或天然高分子包覆。制造微膠囊的具體技術取決于所用高聚物的性質(zhì)及包覆材料的性質(zhì)。

目前制備微膠囊的物理方法一般包括噴霧干燥法、空氣懸浮法、靜電結(jié)合法、擠壓法；化學方法主要包括原位聚合法、界面聚合法、銳孔法；物理化學法包括油相分離法、水相分離法、熔化分散冷凝法。概括來講，微膠囊化的制備方法主要有機械法、凝聚法、聚合反應法[2～4]。

擠壓法是在低溫條件下生產(chǎn)微膠囊的技術，原理是將混懸在一種液化的碳水化合物介質(zhì)中的芯材和壁材混合經(jīng)過膜孔，用力將其擠進壁材的凝固浴，壁材析出并硬化成囊。

凝聚法主要是先將芯材乳化或分散在溶有壁材的連續(xù)相中，加入另一種不良溶劑或物質(zhì)，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。

聚合反應法又分為界面聚合法和原位聚合法。界面聚合法是將芯材物乳化或分散在一個容有壁材的連續(xù)相中，然后在芯材物表面上通過單體聚合反應而形成微膠囊。原位聚合法是把單體、引發(fā)劑全部加入到分散相和連續(xù)相中，聚合反應在分散相芯材上發(fā)生，預聚體沉積在新財務指標面，最終形成微膠囊。

3 應用現(xiàn)狀

20世紀30年代，人們開始研究微膠囊技術；50年代，美國NCR公司通過微膠囊技術研制成功了用于無碳復寫紙的染料；80年代后，微膠囊制備技術和工藝日益成熟，尤其是和納米技術的結(jié)合，使得微膠囊技術有了更進一步的發(fā)展。

與國外相比，我國的微膠囊技術發(fā)展較晚，高端微膠囊產(chǎn)品仍依賴進口。目前微膠囊技術在紡織品中的應用主要有蓄熱調(diào)溫微膠囊、緩釋智能微膠囊、智能變色微膠囊、功能整理微膠囊等。

3.1 蓄熱調(diào)溫微膠囊在紡織品上的應用

蓄熱調(diào)溫紡織品是一種具有雙向調(diào)溫功能的新型智能紡織材料，通過吸收、儲存和釋放熱能而具有溫度調(diào)節(jié)作用的紡織品。這種紡織品主要是利用具有熱活性的材料在相變過程中吸熱、放熱的物理現(xiàn)象，營造一個相對穩(wěn)定的微氣候環(huán)境，從而改善紡織品的舒適性。

日本紡織科研人員用蓄熱材料之一的石蠟作為芯物質(zhì)，對纖維進行加工，成功開發(fā)了具有保溫性能的織物。B.Pause等[5]研究了含相變材料微膠囊的座椅和不使用相變材料微膠囊的座椅的熱舒適性，測試結(jié)果表明含相變材料的汽車座椅有更優(yōu)良的熱舒適性。清華大學利用相變材料制成了醫(yī)用降溫防護服，醫(yī)護人員穿著隔離服，隔離服與人體緊緊貼在一起，利用相變潛熱進行降溫，保障了醫(yī)護人員的舒適性。

3.2 緩釋智能微膠囊在紡織品上的應用

緩釋智能微膠囊可廣泛應用于服裝、裝飾材料、地毯、醫(yī)藥等領域，因為其具有緩釋效果，在藥物和香味整理領域有很大發(fā)展空間。用微膠囊包覆可釋材料，施于被應用的紡織品基材上，在外界條件下，微膠囊體積膨脹，壁材尚有許多微型小孔，微球由封閉狀態(tài)變?yōu)殚_放狀態(tài)，通過包覆孔膜擴散向外界釋放所包覆物質(zhì)，當外界環(huán)境條件變回原來狀態(tài)時，微膠囊體系又開放狀態(tài)變?yōu)榉忾]狀態(tài)，從而再次減緩釋放。

王俊華等[6]利用界面聚合法只背了以聚氨酯為壁材，薰衣草為芯材的芳香味整理劑，包載率達到80%以上，3個月后仍舊能保持清香。

3.3 智能變色微膠囊在紡織品上的應用

智能變色微膠囊就是將變色材料進行微膠囊包覆，通過樹脂均勻涂布或者浸壓在紡織纖維上。當智能變色材料受到外界條件變化刺激后，紡織品的顏色可以發(fā)生可以改變。目前主要有溫敏變色微膠囊和光敏變色微膠囊。溫敏變色紡織品是指紡織品的顏色會隨外界溫度的變化而改變。光敏變色紡織品是指某些物質(zhì)在一定波長的光照下會發(fā)生變色，而在另一波長的光作用下又會發(fā)生可逆變化回到原來顏色。

Knaebo公司將螺吡喃類光敏物質(zhì)包覆在微膠囊中，用印花工藝制成了光敏變色織物。這種織物在吸收350～400nm波長紫外線后可由無色變?yōu)闇\藍或者深藍色。這類光敏變色織物一般主要用在娛樂服裝、安全防護標志服裝以及防偽標志制品等。

3.4 功能整理微膠囊在紡織品上的應用

微膠囊技術目前廣泛應用于紡織品功能整理加工，包括阻燃、防縮、拒水拒油、抗靜電、柔軟、抗菌等等。通過微膠囊技術制備的防水防皺整理劑，不僅提高了各組分之間的相容性，具有很好的分散穩(wěn)定性，并且后期可與其他功能整理劑同浴加工。在織物整理加工過程中，只需通過浸軋使微膠囊壁破裂，內(nèi)部包覆的拒水拒油整理劑就會釋放滲入織物從而達到防水的效果。

有科研工作者將含氫甲基硅氧烷預聚體、二甲基硅氧烷二醇預聚體、環(huán)氧樹脂溶于三氯乙烷中，在高速攪拌下將此溶液慢慢加入到含分散劑的水溶液中，最后得到了以含氫甲基硅氧烷預聚體和二甲基硅氧烷二醇預聚體為芯材，環(huán)氧樹脂為壁材的微膠囊。采用浸漬法將微膠囊施加于織物上，烘干后再經(jīng)軋輥軋壓，膠囊壁材得以破裂，從而使包覆的芯材溶液滲透到織物中，在130 ℃溫度下烘干3 min，處理后的織物即可獲得防水防皺功能。

4 展望

近年來，科技發(fā)生了天翻地覆的變化，紡織品的應用也在不斷發(fā)生變化。歐美以及日本的紡織品占據(jù)了技術鏈的高端，具有較高的附加值，紡織品也在朝著智能化方向發(fā)展。作為紡織后整理的常用方法，隨著高科技材料的出現(xiàn)，微膠囊技術將會使智能相變材料、智能電能材料等在紡織品上的應用變?yōu)楝F(xiàn)實。相信隨著新材料和新技術的不斷革新和成熟，更多高附加值產(chǎn)品將會被開發(fā)出來，紡織品智能時代也會很快來臨。