薰衣草胶囊制备及其在彩棉针织物上的应用
纪俊玲
常州美胜生物材料有限公司,常州大学
摘要:微胶囊技术迅速发展,引导纺织品功能性、时尚性、先进性技术创新,提高产品档次和纺织品附加值。本文简述了薰衣草纳米胶囊的合成,通过应用该种纳米胶囊整理彩棉织物,赋予彩棉织物的耐久的持香性,织物具有极高的安全性。
关键词: 纳米 香料纳米胶囊 彩棉
1 前言
进入21世纪,人们意识到微胶囊在纺织品上的功效,尤其发达国家,如日本、美国以及一些欧洲国家,微胶囊技术迅速发展,引导纺织品功能性、时尚性、先进性技术创新。微胶囊的特异功能性与纺织品有机结合,可以从嗅觉、视觉、思维、任务、独创等方面为我们的生活创造更多的舒适,所以值得去推崇。香味不仅能使人产生美好遐想,还具有许多医疗保健功效。科学研究证明[1],许多芳香剂具有镇静、杀菌、保健等作用。若把香料直接喷洒在织物上其香味留香时间短暂,不耐洗涤。采用微胶囊提供微型容器就可以保护香料挥发、防止香料的氧化和污染。香料微胶囊在纺织品中使用,带来了持久清馨的香气。特种香型微胶囊处理过的被子和睡衣会给人以轻松的睡眠感;穿着有香料胶囊整理过的衣服在运动时可使人情绪高涨并保持头脑清醒,运动后可以放松肌肉;职业服饰中使用可使人思维清晰、信心增强。胶囊按粒径分为:微胶囊,粒径在1-1000μm范围;大胶囊,粒径大于1000μm;纳米胶囊,粒径小于1μm[2]。大多数研究和应用的香料胶囊直径约在3—8μm,属微胶囊范畴。微胶囊在一定压力下会破裂或壁材具有细微孔道可使香料分子缓缓释放,芳香胶囊的应用使织物增加了“尊贵”价值,提高了产品档次和附加值。
薰衣草具有皮肤滋养,情绪调节,安抚烦躁,改善睡眠的作用[3]。因而本文选用薰衣草香精作为芯材,以蜜胺树脂为壁材合成香料纳米胶囊,对彩棉针织物进行香味整理。由于纤维与胶囊没有亲和力,必须通过粘合剂把香料纳米胶囊粘结到纤维上,得到了耐洗的芳香彩棉针织物。
1 实验部分
1.1实验主要仪器及药品材料
醚化密胺树脂(工业品)、调节剂MS(自制)、薰衣草香精(工业品)、95%酒精(A.R)、无醛超柔粘合剂(工业品)、剪切混合乳化机(上海威宇)、Datacolor SF600 Plus CT 测色配色仪(瑞士)、Rapid高温高压染色机(台湾)、岛津气相色谱仪(日本)、JSM-6360LA扫描电镜仪 (日本)、Roaches水洗牢度机(英国)、ATLASCM-5型干湿摩机(美国)、棉针织物(已经前处理, 门幅151cm,克重194g/cm2,常州顶呱呱彩棉服饰有限公司提供)
1.2 实验原理
1.2.1 香味纳米胶囊包覆原理[4]
采用原位聚合法,以薰衣草香精为芯材、醚化蜜胺树脂预聚体作为壁材单体,合成香料纳米胶囊。囊壁属网状结构的大分子是热固性高分子材料,成为芯材与水溶液之间的隔层;同时又具细微孔道,可以让香精分子缓释。制备本技术造壁的关键反应如下:
1.2.2 天然彩色棉纳米胶囊加香原理[5]
隔离性:以薰衣草香精作囊心形成胶囊,囊心被包覆而与外界隔离,就可以使它的性能毫无影响地被保留下来,免受外界湿度、氧气、紫外线等因素地影响,因而囊心不会变质。
缓释性:壁材对薰衣草香精具有半透性,则囊心可以通过溶解、渗透、扩散等过程,透过膜壁缓缓释放出来。
由于天然彩棉织物与香料纳米胶囊之间没有亲和力,选用粘合剂把胶囊与织物粘合起来。采用的粘合剂是无醛粘合剂,粘合剂平均粒径20-50nm之间。
1.3 工艺步骤
1.3.1 香料微胶囊合成
将薰衣草香精、系统调节剂MS、蒸馏水在高剪切混合乳化机中高速均化,将均化的乳液倒入三口烧瓶中,放入恒温水浴槽中,在搅拌条件下滴加一定量的蜜胺树脂,升温至55℃保温1-2h进行单层造壁;将体系冷却至室温后,在搅拌条件下再次滴加一定量的蜜胺树脂,升温至80℃加入不同量的聚合单体进行三层造壁。
1.3.2 织物香味整理
采用浸轧方式:浸轧(二浸二轧,携液量70%)――烘干(90-100℃)
浸轧液处方:
薰衣草纳米胶囊 50g/L
无醛超柔粘合剂 30g/L
1.4 测试方法
1.4.1 薰衣草胶囊平均粒径的测定
将1ml左右刚制备好的胶囊液置于小烧杯中,加入少量蒸馏水,放在HS-120D超声波清洗机中振荡20分钟,取出,用滴管加入到LS13320激光粒度仪中,测出胶囊的平均粒径。
1.4.2 SEM扫描电镜观测胶囊的外观
采用日本JEOL公司出产的JSM-6360LA型电镜扫描仪扫描胶囊粒径及形貌。
1.4.3 织物的K/S的测定
表面色深度(K/S)是指不透明的固体物质的颜色给予人们的直观深度感觉。它由有色织物对光线的吸收系数(K)和散射系数(S)之比来衡量。K/S值越大,表示颜色越深。K/S值越小,则表明颜色越浅。
本实验将彩棉织物折叠两次(四层),采用Datacolor SF600 Plus CT分光测色仪在λmax=420nm测定彩棉织物的K/S值。每个试样测四次取平均值。
1.4.4 织物上甲醛含量
织物甲醛含量按AATCC 112规定方法(萃取法)测试
1.4.5 气相色谱对织物留香效果的测定[6]
制出的薰衣草香精标准曲线;称取一定量的织物,用95%的乙醇进行薰衣草香精萃取,气相色相测定。
织物上的留香总量:
A1/A2=C1/C2 (1)
式中:A1-标准香精溶液选定保留时间下的峰面积;
A2-织物萃取液选定保留时间下的峰面积;
C1-标准香精溶液浓度;
C2-织物萃取液香精浓度.
织物上的香精总量=CV/W (2)
式中:C-萃取液的香精浓度,g/L
V-萃取液总体积,L;
W-试样重量,g.
2 结果与讨论
2.1 薰衣草纳米胶囊及彩棉电镜图
微胶囊可呈现各种形态,如球形、粒状肾形、谷粒形、絮状或块状[7]。囊壁可以是间层结构也可以是多层结构,可以是单核也可以是多核。仅含有一种液态物质为芯材的微胶囊呈球形。如果成膜材料的量足够,含有多种芯材的微胶囊也呈球形。如图1所示,薰衣草纳米胶囊在电镜下大部分呈现球形,而且粒径在100nm左右。
图1 薰衣草纳米胶囊的扫描电镜图
图2 经粘合剂整理的彩棉扫描电镜图 图3 香味整理后的彩棉扫描电镜图
图2和图3分别是经粘合剂整理和经香味整理后的彩棉扫描电镜图,图2中可见一层薄的粘合剂膜,彩棉纤维表面比较光洁,图3清晰可见粘合剂粘合下的薰衣草纳米胶囊,外形呈出鸟的巢穴凸现于纤维的表面。
2.2 香料整理对织物的颜色影响
通过采用Datacolor SF600 Plus CT分光测色仪测定K/S值比较前后色泽的差距。
表1 Datacolor SF600 Plus CT分光测色仪
L* a* b* c* h* △E
未处理彩棉 75.29 5.89 15.82 16.88 69.59
0.48 <1
处理彩棉 74.81 6.25 15.98 17.16 68.63
从表1可知,色差△E0=0.48 <1,说明香味整理后对色光的影响不大,色差变化是在可接受的范围。
2.3 彩棉针织物上的游离甲醛含量及手感
通过测试,经香味整理的彩棉针织物上的甲醛含量是5.3mg/kg,这是采用蜜胺树脂作为壁材携入的[8]。而ECO-Label标准规定[9]:对直接与皮肤接触的产品,最终织物上的游离和部分水解的甲醛量不得超过30 mg/kg。说明织物经薰衣草纳米胶囊整理后具有极高的使用安全性。尽管薰衣草纳米胶囊通过粘合剂粘结到纤维上,由于选用的是超柔性的无醛粘合剂,彩棉针织物整理前后的手感几无变化。
2.4 香味整理后的彩棉织物的耐洗性
图4是根据公式(1)和(2)计算得到的织物 上香精含量归纳后成图。从图中可以清晰比较出来,随着洗涤次数的增加,香精慢慢减少,但经洗涤20次后,香精在织物中的含有量仍有绝大部分,说明薰衣草纳米胶囊整理的织物耐洗涤性能较好。
图4 织物上的香精含量
2.5 香味整理后的彩棉织物的耐久性
经香料纳米胶囊处理的织物敞开存放,每隔30天测试织物上的含香精的总量。图5所示即为0-6个月测定的织物香精含量。图中表明,随着贮存时间的时间延长,织物上的香精含量不断减少,至6个月,仍有一定量的香精留存在织物的胶囊中,织物散发出宜人的芬芳。从而说明织物经薰衣草纳米胶囊处理后,香味耐久。
图5 织物上的香精含量
3 结论
天然彩色棉是一种自身具有天然色彩的棉花新品种[8],具有色泽自然、质地柔软、穿着舒适、不用染色加工、减少污染环境的一种生态环保纤维。从目前彩棉品种市场来看,其产品主要以针织内衣、家居服和家纺产品为主。采用蜜胺树脂包裹薰衣草纳米胶囊按照文中所述方法对彩棉针织物加香整理,耐洗耐久,说明它有极广泛的使用范围和极高的应用安全性。以上的结果,拓展了彩棉新产品开发路径及方法,同时将与企业实际生产相结合,为彩棉新产品开发做了有益的尝试。
参考文献
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[2] A.K.Aggarwal,Amit Dayal & Naresh Kumar .Microcapsulation processes and applications in textile processing[J].Colourage.1998(8):15-24.
[3] 刘丽雅,王潮霞,陈水林.薰衣草-环糊精包合物的制备工艺研究[J].印染助剂,2003,20(3):30-31
[4] 梁治齐.微胶囊技术及其应用[M].北京,中国轻工业出版社.1999,2-33
[5] 宋健.微胶囊化技术及应用[M].北京,化学工业出版社.2001,2-56
[6] 罗艳,李春燕,陈小立.香味微胶囊整理织物的游离甲醛和留香效果[J].上海纺织科技.2001,29(5):44-46
[7] 李立,薛敏钊,王伟等.分散染料微胶囊化的工艺研究[J].信息记录材料.2004,4(4):7-10
[8] 纪俊玲,鲁晓梅.织物整理过程中游离甲醛的控制.印染[J].2003,7:28-29.
[9] 陈荣圻.欧洲生态纺织品的法规及技术标准发展动态[J].印染助剂,2004,21(4):50-54
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