微胶囊技术在纺织品加工中的应用

于强强+张丽平

摘要：本文从微胶囊的壁材和芯材的种类以及微胶囊的应用等方面介绍微胶囊技术，并重点介绍了几种在纺织品整理中常用的微胶囊制备方法（复凝聚法、单相凝聚法、界面聚合法、原位聚合法）。最后着重介绍了微胶囊在染色、印花和功能性整理中的应用。

关键词：微胶囊技术；纺织品；印染；后整理

中图分类号：TS190.8 文献标志码：A

Application of Microcapsule Technology in Textile Processing

Abstract： In this paper， microcapsule technology was introduced. Several main preparation methods of microcapsules applied in textile finishing were briefly introduced， including complex coacervation， single phase condensation， interfacial polymerization and in-situpolymerization method. Finally， the application of microcapsules was introduced from the perspectives of dyeing， printing and functional finishing.

Key words： microcapsule technology； textile； dyeing and printing； finishing

微胶囊技术是采用机械或化学方法将固体微粒、液体或气体用聚合物薄膜材料包覆起来，制成粒径在 1 ～ 500μm常态下稳定的微型包裹的技术。微胶囊技术的研究可追溯到20世纪30年代，并在70年代得到快速的发展，80年代微胶囊技术被逐步应用到纺织行业中。目前该技术已被应用于织物的染色、印花和功能性整理等方面。由于微胶囊具有缓释性和隔离作用，其在染整应用中具有独特的优势，有利于推动印染行业的清洁生产。

1 微胶囊的结构

微胶囊由芯材和壁材两部分构成，被包覆的物质称为芯材，包覆芯材的物质为壁材。

微胶囊的壁材通常是一些天然或合成的高分子材料，这些材料具有良好的成膜性，能够对芯材起到保护作用。壁材的选择往往由芯材的性质和微胶囊的用途所决定。一般情况下，应考虑以下几个因素：壁材的亲水亲油性与芯材的相反；壁材要具有良好的成膜性和一定的强度；壁材与芯材不起化学反应，同时要考虑其渗透性和溶解性；成本因素。

芯材是微胶囊的核心部分，可以是医药、酸化剂、香精香料、维生素、矿物质、酶、微生物、染料、涂料、感光材料、相变材料、杀菌剂、交联剂、催化剂等。在纺织品加工中，常用的芯材有分散染料、阳离子染料、酸性染料和芳香剂、阻燃剂、抗菌剂等功能性整理剂及助剂。

2 微胶囊的制备方法

目前微胶囊的制备方法很多，根据包覆方法的不同，主要分为聚合反应法、物理化学法、物理法等 3 类。在纺织品加工中常用的微胶囊的制备方法主要有复凝聚法、单相凝聚法、原位聚合法、界面聚合法、分子包埋法以及最近研发的超临界流体快速膨胀法和高压静电法等。

2.1 复凝聚法和单相凝聚法

复凝聚是以两种带有相反电荷的水溶性高分子电解质胶体溶液为壁材原料，在适当的温度、浓度和pH值等条件下混合，在静电引力下相互作用，导致体系溶解度下降，最后从水溶液中凝聚析出而形成微胶囊。复凝聚法是在水溶液中进行的，因此芯材应为油溶性的，该方法的优点是易于操作，且具有较高的效率和产率。

单相凝聚法是以一种高分子材料为壁材，将芯材均匀分散到壁材溶液中，在凝聚剂的作用下，使壁材的溶解度降低而凝聚析出，形成微胶囊。

复凝聚法与单相凝聚法的区别在于：复凝聚法的壁材单体有两种，且带有相反电荷，壁材沉积原因是两种壁材的相反电荷中和；单相凝聚法的壁材为一种，壁材沉积的原因是加入了凝聚剂。

2.3 界面聚合法和原位聚合法

界面聚合法是在两种互不相溶的溶剂中分别加入两种亲疏水性不同的单体并搅拌溶解，当将溶解好的两种溶液混合时会出现分层，并存在相界面，在聚合反应时两种单体在相界面上迅速进行缩聚，生成稳定的高分子膜并将芯材包覆形成微胶囊。在界面聚合法制备微胶囊的过程时，分散相和连续相两者均要求提供单体。该方法虽然简单，但用于合成壁材的反应单体应具有较高的反应活性。在应用界面聚合法制备微胶囊的过程中，会夹杂一些未参与反应的壁材单体，且用该方法合成的微胶囊透过性较高，不适于需严密封存芯材的包覆。

原位聚合法是将合成壁材的单体与引发剂全部置于芯材液滴的内部或外部，且要求反应单体必须是可溶的，生成的聚合物是不可溶的，当发生聚合反应后，不溶性的聚合物沉积在芯材表面并包覆形成微胶囊。原位聚合法的关键是形成的聚合物如何沉淀和包覆在内核的表面。

原位聚合法和界面聚合法的共同点在于包覆芯材的壁材都是以单体聚合而成的。不同之处是原位聚合的单体仅由分散相或连续相中的一个提供，而界面聚合的单体则是在两相中溶解性不相同的两种物质。

3 微胶囊在染整加工中的应用

3.1 微胶囊染色和印花

微胶囊染色中应用较多的是分散染料微胶囊。松井色素化学公司研究发现，最适合微胶囊化的染料就是分散染料，该公司利用甲基纤维素等水溶性壁材成功制备了分散染料微胶囊，同时也成功地将一些酸性染料、阳离子染料微胶囊化。黄利利等在筛选适于拼染的微胶囊化分散染料时，选用C.I分散红73、C.I.分散黄211和C.I.分散蓝183进行微胶囊化，并在无助剂、高温高压条件下进行染色。结果表明微胶囊化分散染料的染色性能与芯壁比密切相关，上述 3 种染料分别以芯壁比 1∶3、1∶2、1∶3 经微胶囊化后染色，在130℃恒温20 min后染色趋于平衡，染色效果较佳，且染料的配伍性较好，适于拼染。

微胶囊在染色方面的应用还包括微胶囊染料彩虹染色、微胶囊染料多组分纤维染色、高介电常数微胶囊染料静电染色、染料微胶囊的干法染色等。上海交通大学化学化工学院以尿素和甲醛为壁材单体包覆酸性红GP制得酸性染料微胶囊；中南大学化学化工学院采用微胶囊技术包覆耐晒黄G，将制得的微胶囊用于高温高压染色、热熔染色和转移印花，并取得了理想的彩虹染色效果。

微胶囊技术在印花工艺中的应用有热敏变色印花、多色多点印花、发泡印花、转移印花等。热敏变色印花是利用微胶囊的隔离功能，将热敏变色材料封入微胶囊，维持其可逆热变性，再借助粘合剂或涂层的方法固着在纺织品上。Aitken运用微胶囊技术将液晶热敏性材料封入微胶囊，很好地解决了液晶材料因粘性强难以涂布均匀的问题。多色多点印花是将多种颜色的染料分别制成微胶囊，从而避免染料之间直接相互接触，当进行汽蒸操作时，被包覆的染料会被释放出来上染到织物上的一种印花方法。这种印花方法仅用一种色浆处理，即可得到多色多点的花纹。发泡印花是在色浆中放入含有发泡剂的微胶囊，在印花完成后，包覆在微胶囊中的发泡剂在高温条件下迅速汽化，冲破微胶囊并在织物上得到立体印花效果的印花方法。转移印花是将转移印花染料和溶剂一起作为芯材被包覆在微胶囊中，再制成转移印花纸，在一定压力、高温和湿热的条件下进行转移，得到独特印花效果的印花方法。

3.2 微胶囊功能整理

微胶囊技术也广泛地应用于纺织品功能整理，由于微胶囊与纺织材料之间缺乏直接性，所以在应用微胶囊进行功能整理时，常使用粘合剂或反应性交联剂，以提高耐用性。

3.2.1 微胶囊在抗菌和防蛀整理中的应用

利用微胶囊技术将抗菌剂制成抗菌微胶囊，并将其应用于纺织品整理，能够提高抗菌整理剂的耐用性，得到高效、耐洗、安全的抗菌纺织品。

英国纺织技术集团研发了含有Irgasan DP-300、Kathon等抗菌剂的微胶囊，并将其应用到纯羊毛及棉毛混纺织物上，整理后的毛纺产品其杀菌能力很强，作用时间长达100天。日本钟纺公司从艾草中提取重要成分，应用微胶囊技术将提取物进行微胶囊化，并将其整理到耐纶上，使耐纶具有良好的抗菌防臭、保湿的功能。高冬梅等以纳米银为芯材应用复凝聚法制备了阿拉伯胶-壳聚糖-纳米银微胶囊，并将其整理到织物上，织物具有较好的抗菌效果。汪秀琛等采用界面聚合法以蕺菜萃取液和除虫菊脂的混合物为芯材，环氧树脂为壁材制备出具有双模高持久性的天然纳米抗菌防蛀微胶囊，并将其整理到毛织物上，经40次洗涤后，抑菌环大小为0.11 cm，从而赋予毛织物良好的持久抗菌防蛀性能。

3.2.2 微胶囊在香味整理剂中的应用

将香料或香精进行微胶囊整理后，可以提高芳香整理的效果，织物的释香能力会更加持久。香味物质微胶囊可分为两种，即开孔型和封闭型。开孔型的微胶囊，囊壁上有许多微孔，可以不断释放香气，且会随温度的升高而加快挥发；而封闭型的香气微胶囊，香气物质释放的很少。

Eurand用明胶和阿拉伯胶包覆薰衣草或松油制得香料微胶囊。Hako-Werke Gmbh应用微胶囊技术制备出香料微胶囊，并将制备的香料微胶囊整理到织物上，在使用过程中不断释放清新怡人的香味。韩国釜山大学的研究者以芳香精油为芯材，三聚氰胺-乙醛树脂为壁材合成芳香微胶囊，并将其整理到棉织物上，经 5 次循环水洗后仍有香味。罗艳、陈水林等采用多层造壁技术与原位聚合法相结合，制备出芳香微胶囊，并将其整理到织物上，微胶囊的缓释作用显著增强，织物的留香时间可长达 5 个月。刘丽雅等以β-环糊精为壁材，利用分子包埋法制备出含有中药成分的植物香精微胶囊，并将其整理到织物上，香味可停留90天以上。

3.2.3 微胶囊在阻燃整理中的应用

阻燃微胶囊是芯材为阻燃剂的微胶囊，将阻燃剂微胶囊化后，不仅可以改变普通阻燃剂的比重、体积等物理性能以适应材料加工中的不同需求，同时还可减少阻燃剂在材料加工中有毒成分的释放，避免造成环境污染。

Luo W J等以十溴联苯醚为芯材，密胺-甲醛（MF）树脂为壁材用原位聚合的方法制备阻燃微胶囊。结果显示，与普通阻燃剂相比其热稳定性有较大提高，可用于加工温度高于350 ℃的树脂中。Chang S Q等用聚苯乙烯包覆氢氧化镁，制备出不同包覆率的氢氧化镁阻燃微胶囊，并将其应用到聚苯乙烯复合材料中，结果发现包覆率为6%的氢氧化镁微胶囊/聚苯乙烯复合材料的阻燃性最好。朱平等用乙二胺和环氧氯丙烷的聚合物包覆甲醛磷酸二甲酯制得阻燃微胶囊，并将其与丁烷四羧酸联用，对棉织物进行阻燃整理，整理后的棉织物经32次皂洗后，棉织物仍具有良好的阻燃效果。陈旭等用密胺树脂包覆氢氧化镁成功制得了微胶囊，并将其应用到乙烯-醋酸乙烯共聚物中，当氢氧化钠的质量分数为60%时，乙烯-醋酸乙烯共聚物的阻燃性能得到显著提高，其垂直燃烧从未改性的V-2级别提升到V-0级。

4 结语

微胶囊技术具有众多独特的优点，得到国内外纺织印染相关行业研究人员的重视。目前，微胶囊产品在纺织品染整加工中应用的越来越多，尤其是在织物功能整理方面，可以预见其未来的市场空间非常广阔。

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