微膠囊技術(shù)在非織造布染整中的應(yīng)用

O 前言
微膠囊技術(shù)是指將某種功能性物質(zhì)用某些高分子化合物或無機化合物經(jīng)機械或化學(xué)方法包覆起來，制成直徑1～500μm的核殼結(jié)構(gòu)微小粒子的一門技術(shù)。微膠囊在常態(tài)下為穩(wěn)定的固體顆粒，囊芯物質(zhì)原有的性質(zhì)不受損失，并可在適當(dāng)條件下釋放出來。
微膠囊技術(shù)的研究始于20世紀(jì)30年代。50年代，美國NCR公司開發(fā)了微膠囊的制備技術(shù)，對染料進行微膠囊化來制備無碳復(fù)寫紙。70年代中期，微膠囊技術(shù)在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，特別是在食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥、日用化學(xué)品和生物制品等方面取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。微膠囊技術(shù)在紡織工業(yè)中的應(yīng)用起步較晚，直到近20年才得到應(yīng)用，在非織造布工業(yè)中的應(yīng)用則是這幾年才發(fā)展起來的。目前，微膠囊技術(shù)已被列為21世紀(jì)重點研發(fā)的*之一。

1 微膠囊的制備方法
微膠囊的制備方法有物理法和化學(xué)法。化學(xué)法主要是利用單體發(fā)生聚合反應(yīng)，形成高分子壁材將芯材包裹起來。根據(jù)原料和聚合方式的不同，化學(xué)法可分為界面聚合法、界面配位法、原位聚合法和銳孔一凝固浴法等。物理法主要包括噴霧干燥法、噴霧冷凝法、空氣懸浮法、包合法、超臨界流體法、多孔離心法、靜電結(jié)合法和真空蒸發(fā)沉積法等。其中，噴霧干燥法在工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用zui多，靜電結(jié)合法、真空蒸發(fā)沉積法和超臨界流體法是近年來開發(fā)的新方法。
微膠囊有多種結(jié)構(gòu)，有的呈簡單囊泡結(jié)構(gòu)，有的呈多重壁材包埋結(jié)構(gòu)，還有的囊壁中分散多個囊芯，這主要是由于其制備方法不同所致。微膠囊的形狀有橢圓形、圓形和不規(guī)則形等（如圖1所示）。微膠囊的粒徑范圍非常寬，一般為1~500μm，壁的厚度為0．5~150μm，目前已開發(fā)出粒徑小于1μm的超微膠囊。圖1微膠囊的形狀結(jié)構(gòu)

2 微膠囊在非織造布中的應(yīng)用
微膠囊技術(shù)在非織造布中的應(yīng)用主要是利用了它的三個性能：
（1）隔離性能 一些具有光敏、熱敏或生物性的材料制成芯材包埋后，在需要釋放的時候，利用光、熱、壓力及生物作用等手段破壞壁材，即可釋放出芯材；
（2）緩釋性能 芯材通過囊壁逐步滲透揮發(fā)，延長了作用時間；
（3）發(fā)泡性能 微膠囊處于一定溫度時，芯材溶劑氣化，壁材被膨脹，便可達到發(fā)泡的目的，這種性質(zhì)主要應(yīng)用于發(fā)泡印花以及隔音非織造布。
2．1 微膠囊印花
微膠囊印花是一種應(yīng)用微膠囊化染料，在非織造布上獲得彩色微粒子效果的新型印花法。這種印花風(fēng)格*，效果非一般印花方法所能比擬。微膠囊印花工藝流程：制備染料微膠囊→印花→預(yù)烘→焙烘（或高溫高壓處理）→皂洗→烘干→成品。微膠囊釋放的染料與纖維在焙烘階段結(jié)合，達到印花的目的。采用多種染料微膠囊同時印花時，經(jīng)一次印花工序就可以得到*的多色多點花紋，在視覺上產(chǎn)生一種“遠看色彩近看花”的效果。目前，微膠囊印花主要有微膠囊發(fā)泡立體印花和微膠囊染料轉(zhuǎn)移印花等。
微膠囊發(fā)泡立體印花，是依靠囊芯物質(zhì)的物理狀態(tài)變化而使發(fā)泡微膠囊膨脹的。將發(fā)泡微膠囊和黏合劑印制于非織造布上，根據(jù)發(fā)泡微膠囊類型及纖維種類，在適當(dāng)溫度下熱處理后，微膠囊內(nèi)部的低沸點溶劑氣化，產(chǎn)生足夠的內(nèi)壓力，使塑性化的囊壁膨脹，微膠囊直徑擴大3～5倍，冷卻至室溫后，仍保持發(fā)泡后的狀態(tài)，從而獲得立體感強的發(fā)泡效果。林鶴鳴等。通過對發(fā)泡劑用量、黏合劑性能、黏合劑含固量、發(fā)泡漿黏度、添加劑，以及預(yù)烘、焙烘條件對發(fā)泡性能的影響進行討論，研究了微膠囊物理發(fā)泡劑的發(fā)泡印花工藝。
微膠囊轉(zhuǎn)移印花是將兩種或多種微膠囊化染料均勻分布在轉(zhuǎn)印紙表面，再將轉(zhuǎn)印紙置于非織造布上，施加壓力使微膠囊破裂，染料沉積于非織造布上。采用微膠囊染料轉(zhuǎn)移印花，可利用微膠囊的“染料庫”作用控制染料的轉(zhuǎn)移量，使其勻速釋放，轉(zhuǎn)印紙也可多次使用，從而大大提高染料的利用率，降低轉(zhuǎn)移印花的成本。英國Dickinson Robinson集團發(fā)現(xiàn)此工藝適用于多種天然或合成纖維紡織品，包括棉、絲、亞麻、毛、粘膠、尼龍、滌綸和醋酸纖維等。3M公司開發(fā)了一種微膠囊系統(tǒng)，通過膠囊與非織造布表面纖維的摩擦，而將色素傳遞到非織造布上。瑞士Sandoz（山德士）染料有限公司發(fā)現(xiàn)，將染料分散到具有高介電常數(shù)的溶液中，染料顆粒會移向電極。用乙烯類樹脂、聚酯和聚酰胺樹脂等高電阻材料，將染料包裹微膠囊化，也可用于非織造布轉(zhuǎn)移印花。在局部電場作用下，通過篩網(wǎng)將染料微膠囊沉淀，并固定在非織造布上，經(jīng)加壓、加熱或適當(dāng)溶劑作用，而使微膠囊破裂。
2．2 微膠囊染色
20世紀(jì)70年代，日本Matsui公司發(fā)表了分散染料微膠囊化的觀點。日本Hayashi化學(xué)公司已開發(fā)出微膠囊染料，并應(yīng)用于滌綸、腈綸、尼龍和羊毛等纖維的染色。傳統(tǒng)染色加工用水量大，近年來，許多研究者都在開發(fā)非水系染色。微膠囊染色是非水系染色的一種新型工藝，其系將染料制成微膠囊后，通過染料升華而發(fā)生氣相轉(zhuǎn)移和固著。例如，可通過制成磁性染料微膠囊，在磁力場作用下使微膠囊先吸附到纖維表面，然后通過加熱升華，使染料上染并固著纖維，殘留的微膠囊囊壁和其它組分則通過物理方法從纖維上脫落。在整個染色過程中無需用水，真正實現(xiàn)無水染色。這種微膠囊主要是用丙烯酸類樹脂作壁材，易升華的染料和強磁性粉末作芯材，用適當(dāng)?shù)姆椒ǚ稚ⅰ⒕酆隙瞥伞?br />分散染料微膠囊染色可采用常規(guī)染色設(shè)備，無需染色助劑，染色后免水洗，是一項無污染的清潔生產(chǎn)新技術(shù)。此外，該染色方法勻染性佳，且由于具有隔離性能，可有效防止染料對非織造布的沾污，不會產(chǎn)生色斑，染色后通過沉淀或過濾使微膠囊與被染物分離。
分散染料微膠囊應(yīng)具有耐高溫特性，一定的機械強度，以船隔離和緩釋悻能．分散染料微膠囊工業(yè)化制備流程如下：黃利利等針對適于拼染的微膠囊化分散染料篩選問題，選用C．I．分散紅73，C．I．分散黃21I，C．I．分散藍183進行微膠囊化，通過改變微膠囊的芯壁比，以控制分散染料緩釋速率，考察微膠囊化分散染料在無助劑高溫高壓染色時的相關(guān)染色性能。結(jié)果顯示，微膠囊化分散染料的染色性能隨芯壁比的不同而變化，C．I．分散紅73以芯壁比1：3微膠囊化，C．I．分散黃211以芯壁比1：2微膠囊化，C.I．分散藍183以芯壁比1：3微膠囊化，其上染曲線配伍性好，在130℃保溫20 min后上染趨于平衡，適于拼染，且染色效果好。
王曉文等采用原位聚合法對分散染料進行雙層造壁，制得分散染料微膠囊，并應(yīng)用于分散染料微膠囊／活性染料滌棉織物一浴法染色。當(dāng)浴比為20：1時，染色織物K／S值較大，勻染性良好。染色織物的干／濕摩擦牢度及60℃時的沾色牢度和褪色級別較高，均在4級以上。
2．3 微膠囊功能性整理
為使非織造布具有良好的使用性能，除了染色和印花等基本加工外，還可根據(jù)實際進行芳香、拒油拒水、阻燃和抗菌等各種功能性整理。在后整理工藝中，微膠囊技術(shù)具有*的優(yōu)勢。
2．3．1 抗菌整理微膠囊
隨著現(xiàn)代非織造技術(shù)的發(fā)展，非織造布在醫(yī)療、衛(wèi)生保健、室內(nèi)裝飾和汽車內(nèi)飾等方面的應(yīng)用越來越多。對醫(yī)療等相關(guān)領(lǐng)域使用的非織造布進行抗菌整理是十分必要的。
抗菌整理微膠囊系利用微膠囊技術(shù)的緩釋原理，將有效的抗菌劑作為芯材，使之在使用過程中緩慢滲出，發(fā)揮抗菌作用?？咕砉に嚵鞒蹋阂原h(huán)氧樹脂為壁材，抗菌劑為芯材制備抗菌微膠囊，然后將抗菌微膠囊、黏合劑和分散劑配制成整理浸漬液，二浸二軋，然后預(yù)烘、焙烘和熨燙，得到抗菌非織造布。zui常用的抗菌整理微膠囊為載銀微膠囊。在一定的濕度下，載銀微膠囊抗菌非織造布中的銀離子會緩慢地從載體中釋放出來，其釋放量足以殺死細菌和真菌，并抑制其繁殖，且抗菌作用*性較好。
2．3．2 芳香整理微膠囊
將微膠囊技術(shù)應(yīng)用到非織造布的芳香整理中，可使香料*保持作用。各種香精油微膠囊具有很多新的應(yīng)用，如可用于醫(yī)療或輔助治療、優(yōu)化環(huán)境和突出形象等。芳香微膠囊有開孔型和封閉型兩種。開孔型的微膠囊壁有許多微孔，可不斷釋放香氣，且隨著溫度升高，香氣物質(zhì)釋放加快，即屬于緩釋型或熱敏型微膠囊。封閉型微膠囊一般是在受壓或摩擦下囊壁破裂而釋放香氣，即屬于壓敏型微膠囊。
芳香整理工藝目前主要采用浸軋法、噴霧法和浸漬法等。浸軋法和噴霧法適合非織造布的連續(xù)加工。浸軋工藝流程：配制香料微膠囊浸漬液→浸漬→軋布→預(yù)烘→焙烘。室內(nèi)及裝飾用非織造布可用薰衣草、春*和肉桂等香味微膠囊進行整理，有助于消除疲勞，提高睡眠質(zhì)量。
2．3．3 阻燃整理微膠囊
非織造布阻燃整理對減少火災(zāi)事故的發(fā)生有著極其重要的現(xiàn)實意義。汽車內(nèi)飾和家居用非織造布等可以用阻燃劑微膠囊進行阻燃整理，提高產(chǎn)品的使用安全性。微膠囊化阻燃劑是一種新型的阻燃劑，芯材種類很多。磷系阻燃劑是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的六大系列阻燃劑之一，其熱穩(wěn)定性好、毒性低，與其它阻燃劑并用協(xié)同作用顯著，因而受到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。阻燃整理工藝一般采用浸軋焙烘法。
2．3．4 拒水拒油整理微膠囊
許多紡織品用拒水拒油整理劑都為乳化液，分散穩(wěn)定性不高，常因加入的其它組分而發(fā)生破乳或沉淀，影響使用效果。若將其制成微膠囊，則可大大提高分散穩(wěn)定性及各組分的相容性。
應(yīng)用時，只需通過浸軋使微膠囊破裂，拒水拒油劑就可滲入到非織造布內(nèi)產(chǎn)生作用。這種拒水拒油非織造布可用于醫(yī)療工作者使用的帽子、面具、鞋套和*，也可作為汽車內(nèi)飾材料等。
2．3．5 消毒整理微膠囊
消毒整理微膠囊系將反應(yīng)性化學(xué)消毒劑包裹在半滲透聚合物的壁材中制成微膠囊。反應(yīng)性化學(xué)消毒劑不能滲透和通過壁材薄膜，這類微膠囊是通過有選擇性地使有毒化學(xué)藥劑透過壁材進入微膠囊內(nèi)，與反應(yīng)性化學(xué)消毒劑反應(yīng)，達到消毒目的。反應(yīng)性化學(xué)消毒劑不僅不會對皮膚產(chǎn)生有害的刺激作用，而且還可通過樹脂整理等方法固著在非織造布中，不會被熱、濕和光所分解?；瘜W(xué)消毒劑微膠囊在*中的應(yīng)用已成為研究熱點。
2．3．6 蓄熱調(diào)溫微膠囊
蓄熱調(diào)溫微膠囊，即將特定溫度范圍的相變材料（PCM）用某些高分子材料包覆起來，制成直徑為1～30μm常態(tài)穩(wěn)定的微膠囊固體顆粒。20世紀(jì)90年代初，美國Triangle公司合成了直徑15～40μm，具有熱能吸收和釋放功能的微膠囊，并將其整理在織物表面，獲得具有溫度調(diào)節(jié)功能的紡織品，如坐墊材料、窗簾面料和墻布等。蓄熱調(diào)溫微膠囊選取的芯材主要是石蠟類烷烴，壁材要求成膜性和化學(xué)穩(wěn)定性較好，以防芯材在外力作用下滲透。
蓄熱調(diào)溫微膠囊整理工藝流程 制備蓄熱調(diào)溫微膠囊→采用浸漬法對非織造布進行整理（二浸二軋）→預(yù)烘→烘焙
2．3．7 防紫外線整理微膠囊
普通非織造布的防紫外線效果并不理想，一些用于化纖非織造布染色的染料，耐光牢度也較差，需要進行防紫外線整理，以避免在日光曝曬下分解、褪色。紫外線吸收劑微膠囊能避免強紫外線長時間照射而引起的分子分解，故可提高防紫外線能力。
防紫外線微膠囊整理工藝流程 制備防紫外線微膠囊→將微膠囊均勻涂敷在非織造布上→用軋輥軋壓非織造布使微膠囊破裂→干燥
2．3．8 驅(qū)蚊整理微膠囊
驅(qū)蚊整理微膠囊系以明膠或阿拉伯膠為壁材，以復(fù)配型殺蚊劑為芯材，采用復(fù)凝聚法制成。將復(fù)配型殺蚊劑微膠囊同適量整理劑一起配成浸漬整理劑，浸漬非織造布后，脫水，紅外線烘干，得驅(qū)蚊非織造布。
2．3．9 鏡面防霧劑微膠囊
鏡面防霧劑微膠囊可用于非織造抹布的防霧整理。工藝流程為將防霧劑微膠囊、黏合劑和柔軟劑配制成整理液→二浸二軋→烘干→焙烘。
2．3．10 發(fā)泡隔音微膠囊
家居隔音是家居裝飾需考慮的重要因素。將發(fā)泡微膠囊涂覆在非織造布上，在一定的條件下進行發(fā)泡，非織造布內(nèi)就形成很多大小不一的氣囊，可起到隔音、吸音和消聲的作用。在汽車隔音方面，發(fā)泡微膠囊具有很好的應(yīng)用前景。

3 微膠囊技術(shù)展望
將功能性微膠囊混入紡絲液中，還可制得具有阻燃、除臭、抗紫外線和抗氧化功能的纖維。微膠囊技術(shù)在拓展功能型纖維的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。
納米微膠囊同時具有微膠囊包埋技術(shù)和納米技術(shù)的優(yōu)勢，在非織造布領(lǐng)域中的研究和應(yīng)用處于起步階段，其發(fā)展前景良好。納米微膠囊可以包埋多種功能性組分，從而獲得具有多種特性的紡織品。
當(dāng)前，非織造布工業(yè)發(fā)展迅猛，微膠囊技術(shù)在非織造布印花、染色和功能性整理中的應(yīng)用具有巨大的潛力。
來源: 印染在線