微胶囊技术在染整上应用

微胶囊技术在染整上的应用
摘要：介绍了微胶囊技术在织物染色、印花及后整理中的应用、研究现状，并展望了未来发展趋势。

关键词：微胶囊染色印花后整理
1前言
微胶囊技术是指将某种功能性物质用某些高分子化合物或无机化合物经机械或化学方法包覆起来，制成直径1~500μm的核壳结构微小粒子的一门技术[1]。

微胶囊在常态下为稳定的固体颗粒，囊芯物质原有的性质不受损失，并可在适当条件下释放出来。

微胶囊技术的研究始于20世纪30年代。

50年代，美国NCR 公司开发了微胶囊的制备技术，对染料进行微胶囊化来制备无碳复写纸。

70年代中期，微胶囊技术在许多领域得到了广泛应用，特别是在食品、医药、农药、日用化学品和生物制品等方面取得了良好的社会效益和经济效益。

微胶囊技术在纺织工业中的应用起步较晚，直到近20年才得到应用，在非织造布工业中的应用则是这几年才发展起来的。

纺织领域的研究工作者一直以来也正积极地将微胶囊技术应用于这个传统的产业，以期望赋予织物一些更新的功能，提高产品的档次，或改善一些传统的工艺流程。

目前，微胶囊技术已被列为21世纪重点研发的高新技术之一[2]。

2微胶囊染色
近年来人们对水资源的保护意识逐渐增强，无水或节水染色时一门很受欢迎的技术。

微胶囊非水系染色作为一种无水染色通常可以通过制成磁性染料微胶囊，在磁力场作用下使微胶囊先吸附到纤维和织物表面，然后通过加热升华，使染料对纤维上染并固着，残留的微胶囊其他成分则通过物理方法使它们从织物上分离下来。

染料微胶囊非水系染色有两种方法:一种是用有机溶剂等介质代替水制成微胶囊，然后通过一定的加工方法，使微胶囊中的染料转移到纤维或织物上，并上染和固着。

另一种是不用溶剂，制成染料微胶囊后，通过染料升华，发生气相转移和固着[3]。

这种微胶囊主要是用丙烯酸类树脂作壁材，受热易升华性染料和强磁性粉末作芯材，用适当的方法分散聚合而制成。

目前这一技术的应用仍存在着一些困难。

微胶囊水系染色也有很多的优点，一些染料经微胶囊化后，由于微胶囊壳的阻隔作用，可使原来不能同浴的染化料进行同浴染色，这样可以简化工艺流程，节能、省时、省工。

例如，毛/腈一浴法染色。

毛纤维一般采用酸性阴离子染料，腈纶则用阳离子染料，故一般不能同浴染色，如运用微胶囊技术，把其中一种染料微胶囊化后，就可进行同浴轧染，至蒸化破囊时各自选择相应的纤维分别上染。

分散染料微胶囊染色可采用常规染色设备，无需染色助剂，染色后免水洗，是一项无污染的清洁生产新技术[4-5]。

此外，该染色方法匀染性佳，且由于具有隔离性能，可有效防止染料对非织造布的沾污，不会产生色斑，染色后通过沉淀或过滤使微胶囊与被染物分离。

应用微胶囊技术还可以解决染色的泳移现象。

富士软片公司将染料和牢度改进剂混合在一起制成微胶囊。

微胶囊化的染料还具有改进染料表面活性性能和极性，增加颜料粒子的表面光泽和分散性的特性，提高染料的耐光、耐气候牢度。

王晓文等[6]采用原位聚合法对分散染料进行双层造壁，制得分散染料微胶囊，并应用于分散染料微胶囊/活性染料涤棉织物一浴法染色。

当浴比为20∶1时，染色织物K/S值较大，匀染性良好。

染色织物的干/湿摩擦牢度及60℃时的沾色牢度和褪色级别较高，均在4级以上。

近年来在羊毛染色领域中，人们已经研究出了脂质体[7]。

脂质体是磷脂分散在水中形成的一种定向排列的脂类双层膜结构物质。

就此而言，羊毛染色中，以卵磷脂为代表的磷脂已经被广泛地研究和使用。

在一定范围内通过改变油脂混合比，脂质体的渗透性和特异性随之改变。

脂质体可以用来合成3种微胶囊:1)多层囊；2)小的单层囊(直径小于100 nm)；3)大的单层囊(直径大于100 nm)。

众所周知，传统染色温度为98~100℃，而脂质体染色采用85~90℃的低温染浴，所以脂质体染色可以节能。

另外，脂质体染色对羊毛织物的损害程度也降低了，从而保证羊毛织物质量良好。

3印花
微胶囊印花是将染料、颜料包囊后用于织物的印花，可在织物上获得彩色微粒子的特殊印花效果。

这种彩色微粒的特殊效果是一般印花所不能获得的。

如国外有些织物样品，在同一朵花纹中，由于纤维不同，对复合型微胶囊染料中的染料进行专一性选择上色，构成了繁花似锦的独特效果。

这是不能靠常规(如提花织造或精密对花等)手段来达到的。

常见的微胶囊印花可分为为以下几种。

3.1微胶囊热敏变色印花
为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，要求染料有光敏、热敏或湿敏的特性，因此人们开发了变色染料。

变色染料用于印花，由于多种原因需要制成微胶囊形式，例如一些变色染料对纤维没有亲和力，只有加工成微胶囊后靠粘合剂固着在纤维上；另一些变色染料只有封闭在微胶囊中才能维持变色的条件产生变色效应；还有一些变色染料需要防止外界因素的作用，也要制成微胶囊的形态。

最初人们在热敏变色染料的印花工艺中采用了微胶囊技术，后来，又开发出紫外线变色的光致变色染料微胶囊。

目前使用这类变色染料还存在不耐洗、不耐晒、牢度差的缺点。

对热敏变色染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染料系列。

上海纤维研究所热敏变色染料的研究也取得了很大成就。

3.2微胶囊多色多点印花
染色过程中可能因染料颗粒的聚集而形成色点，这本来是染色工艺中所不希望的，是造成次品的一种原因。

但是在某些场合中，不规则的色点会带给人们新颖的感觉，但两种以上的染料混用就很难产生这种效果。

若对染料颗粒微胶囊化，就可以进行纺织品的多色多点印花。

Hayashi化学公司开发了微胶囊化染料，在聚酯、聚酰胺、棉、毛、丙烯腈类纤维上使用此技术能得到多色效果。

Hayashi 公司的产品MCPHP染料就是微胶囊化的分散染料，与纺织品接触，经适当处理后染色斑点直径为50~3000um，改变胶囊的粒径和形状，调整染料的浓度，可控制染色斑点大小[8]。

日本林化学工业公司将活性染料以水为溶剂胶囊化，制得MCP-T型微胶囊染料，当胶囊中的染料向纤维转移和上染固着后，呈现出微粒的雪花颗粒状颜色[9]。

3.3微胶囊转移印花
转移印花是用于有明显玻璃化温度的合成纤维织物，如涤纶织物。

采用微胶
囊技术，将染料和溶剂制成微胶囊，然后把微胶囊构成的图案印在转移纸上，再将纸放在织物上，通过压力、高温、湿热作用，使微胶囊破裂，在溶剂作用下，释放出的染料转移到织物并固着在纤维上[10]。

若将热敏变色液晶微胶囊与粘合剂加在一起涂在转移纸上形成液晶脱膜转移纸，就可对多种物体进行转移印花，并在物体表面产生热敏变色的奇妙效果。

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。

3.4微胶囊发泡立体印花
发泡微胶囊的膨胀是依靠囊心物质的物理状态的变化—气化产生压力而引起，将发泡微胶囊和粘合剂印制于织物上，干燥后在适当高温(取决于发泡微胶囊类型及纤维的种类)的条件下热处理，微胶囊内部的低沸点溶剂气化产生足够的内压力使塑性化的囊壁膨胀，微胶囊直径扩大至原来的3~5倍，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效果[11]。

3.5微胶囊静电印花
静电印花是在纸张静电印刷的工艺基础上发展起来的。

一般静电印花只采用分散染料。

目前静电印花存在着两大缺点:一方面是所用的树脂载体影响织物手感；另一方面是图案清晰度不太好。

为了解决这些问题，瑞士山德士公司研制出了一种使用染料微胶囊静电印花的专利技术。

将染料分散或溶解在具有高介电常数的溶剂中(如水、乙醇、丙醇、乙二醇等)或设法使染料微胶囊表面带有电荷，再用合成高分子膜(聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯)把染料溶液包覆成微胶囊，靠静电场的作用使染料微胶囊固着在纤维上或纤维间，经过加压或加热，染料即可升华冲出微胶囊而固着在织物上。

4微胶囊后整理
纺织品后整理已成为提高产品附加值和改善纺织品功能的重要途径之一，利用微胶囊技术使纺织品具有特种功能是目前发展的热点各种织物后整理剂都可以制成微胶囊后用于织物的后整理如芳香、阻燃、抗菌防臭、蓄热保温、脱毛、防毒、防雾、抗污、防皱、防缩、柔软、防紫外线等。

4.1芳香整理
1987年日本钟纺公司开发芳香织物“花之香”，采用微胶囊香精对纺织品进行香味整理，引起了轰动效应[12]。

此后各种芳香纺织品相继推出，并开发了所谓“芳香疗法”整理的织物。

有些天然的香精不仅具有怡人的香味，还有一定的医疗作用，如薰衣草、天苎葵、春黄菊等所散发的香味有助于消除疲劳、提高睡眠。

薄荷、金银花等香味的纺织品做成的枕头能起到镇静、安神的作用。

香味物质微胶囊有两种，一种是开孔型，微胶囊壁有许多微孔，不断释放香味，且随温度升高而加快。

另一种是封闭型，其壁材是脆性的，在受压或摩擦下易破裂，因而释放出香味。

4.2阻燃整理
阻燃剂直接施加于纺织品上，会影响手感、降低其柔软性和悬垂性。

将阻燃剂微胶囊化后对织物进行阻燃整理，可制得阻燃效果较好的织物。

对于混纺织物，因为各种纤维在结构上存在差异，需要使用不同的阻燃剂进行整理。

例如对涤/棉（粘）混纺织物进行阻燃整理时，所用两种阻燃剂不相混溶，因而需要分别处
理。

而使用微胶囊化阻燃剂则可一次整理，大大缩短了工艺。

整理时，只需将由两种微胶囊阻燃剂在水中形成的悬浮液喷射到织物上，烘干压轧后，再经焙烘处理即可。

4.3抗菌防臭整理
将抗菌防臭整理剂制成微胶囊后，由于微胶囊的粒径足够小，浸透和附着不仅在纱线表面，而且还渗透和附着到构成纱线的每根纤维的表面。

这样，使用少量的粘合剂，也可大大改善织物抗菌防臭的耐久性。

有人利用中药艾蒿提取物制成微胶囊，并处理固着在锦纶织物上，使锦纶纤维具有保湿、抗菌防臭等功能，是一种对患湿疹、痱子等皮炎和皮肤过敏的人很有医疗价值的材料，可用于制作运动衣、内衣等服装。

用扁柏植物提取物制成的微胶囊处理棉织物，也有医疗过敏皮炎，抑制搔痒的功能，可用于制作睡衣，并有较好的耐洗性。

还有将维生素C、维生素E、海藻提取物制成微胶囊后，处理在长统袜上，在穿着的过程中保持皮肤的润湿性并有很好的医疗作用[3]。

4.4蓄热调温整理
蓄热调温的原理源于微胶囊中的相变材料，它能根据外界环境温度的变化发生固-液可逆变化，从外界环境吸收或释放热量，在纺织品周围形成基本恒定的微气候，从而实现温度调节功能[13]。

将相转变物质包覆于微胶囊中，整理于织物后，可制成气候舒适性服装。

近几年来，欧美国家在这个领域研究较多，已开发出在极限温度下生存的科研人员的服装，如宇航服，南极考察用服装等。

4.5脱毛整理
将脱毛剂制成微胶囊后，喷涂或涂布于针织织物上，当人们穿着这种含脱毛剂微胶囊的针织内衣或长筒袜时，压迫微胶囊破裂而释放出脱毛剂，自动去除身上不需要的细短毛[3]。

4.6防毒整理
这种微胶囊的制备方法采用界面聚合和有机相分离法，包括了固体反应性化学消毒剂，它可使有毒芥子气和有毒神经剂钝化。

壁壳选用半渗透性的聚合物，这种壁很薄，只有1~10 um对消毒剂是不渗透的，但可以有选择地快速渗透有毒化学药剂。

而且囊壁能保护芯不受热、湿和光的分解作用以达到长期和最佳的消毒效果。

此微胶囊为中和有毒的化学药剂提供反应场所，可通过树脂整理用丙烯酸类粘合剂均匀地施加在织物上。

所得织物经过反复洗涤和紫外线照射后依然可保持消毒能力[3]。

5结语
随着微胶囊技术的研究不断深入和扩展其制备工艺日益成熟应用范围不断扩大微胶囊技术应用于纺织业虽然只有十几年却已取得了令人瞩目的成就虽然现阶段投入市场的微胶囊化产品仍然极为有限但是微胶囊技术在织物的功能整理上存在着巨大的潜力微胶囊技术的应用极大地拓宽了纺织品后加工领域在纺织工业具有广阔的发展前景。

参考文献
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