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香味整理--功能紡織品

來源:發布時間:2021-05-03

第一節 概述

近年來,人們對森林浴、芳香治療法、植物殺菌素等芳香植物精油的醫療效果日益關注。隨著對香味研究的深入,人們發現香味有舒緩緊張情緒、解除壓力和催人興奮等作用(一些芳香藥物的藥理和情感作用見表1和表2)。于是,紡織品生產研究人員為使織物適應人們的需要,開發了各種具有香味功能的紡織產品。

利用具有芳香味的植物治病已有很長的歷史了,古埃及人在數千年前制作木乃伊就是在尸體內臟中放入特制的香料。在中醫學等傳統醫學中,芳香植物都被大量使用。在我國醫藥寶庫中芳香療法是一顆璀璨的明珠。早在段商甲骨文中就有熏燎、艾蒸和釀制香酒的記載。到周代已有佩帶香囊、沐浴蘭湯的習俗。魏晉時,芳香療法已成風氣, 通過燃燒艾葉,素心蘭、沉香、玫瑰等芳香植物以驅逐穢氣,殺蟲滅菌。隋唐時期李詢的《海藥本草》收集芳香藥物已達50余種,成為第一本芳香藥的專集。宋代,芳香療法曾達到了鼎盛時期,出現了專事海外運輸貿易芳香藥的“香舫”,出現了許多芳香療法專集。著名的方劑如安息香丸、沉香降氣湯、龍腦飲子等都出現于此時期。明代李時珍的《本草綱目》更是廣搜博采,收錄芳香藥近百種,分別在芳香、香木兩類中詳加考證和闡述。在清官醫藥檔案中與此相關的香療記載更是豐富多彩。因此,芳香療法在我國確實是歷史悠久。

              表1 芳香藥物及其功效

功效

芳香藥物

 

鎮靜作用

杜松、香草、丁香、熏衣草、牛膝草、薄荷、洋蔥、牛至、迷迭香、鼠尾草、松節油、大蒜、春黃菊

鎮咳去痰

迷迭香、牛至、百里香、大茴香、牛膝草、洋蔥、海水草

殺菌作用

大蒜、春黃菊、熏衣草

止瀉作用

杜松、香草、姜、丁香、熏衣草、薄荷、肉豆蔻、洋蔥、桔、迷迭香、檀香、鼠尾草、百里香、大蒜、春黃菊、肉桂、檸檬

防治感冒

熏衣草、牛膝草、薄荷、洋蔥、迷迭香、鼠尾草、百里              香、大蒜、春黃菊、肉桂、水杉、檸檬、桉樹

促進食欲

小茴香、姜、牛至、大蒜、春黃菊、葛縷子、鼠尾草、                 百里香、龍蒿

催眠作用

羅勒、春黃菊、熏衣草、牛膝草、桔、燈花油、茉莉

        

表2  芳香藥物的情感鎮靜作用

情感

具有鎮靜作用芳香藥物

不安

悲嘆

刺激

憤怒

優柔

過敏

多疑

緊張

憂郁

 

癔病

偏狂

急燥

冷淡

安息香、香檸檬、春黃菊、玫瑰、肉豆蔻、丁香、茉莉

海索草、牛膝草、玫瑰

樟腦、滇荊芥油、橙花

春黃菊、滇荊芥油、玫瑰、衣蘭

羅勒、柏木、薄荷、廣藿香

春黃菊、茉莉、滇荊、芥油

薰衣草

樟腦、柏木、香葉、茉莉、滇荊芥油、薰衣草、牛膝草、橙花、檀香、依蘭依蘭

羅勒、香檸檬、春黃菊、香葉、茉莉、薰衣草、橙花,薄荷、廣藿香、玫瑰、荊香油、依蘭

春黃菊、鼠尾草、牛膝草、滇荊芥油、薰衣草、橙花、茉莉

羅勒、鼠尾草、茉莉、杜松子

春黃菊、樟腦、柏木油、薰衣草、牛膝草

茉莉、杜松子、廣藿香、迷迭香

 

紡織品芳香療法的良好媒介。古代人們為使衣物上帶有香味,一般是把芳香植物的葉、花等與衣物放在一起,使香味揮發滲入衣物纖維的孔隙,達到留香的目的。后來有了香水,香粉等,就把這些灑在衣物上,或用含有香水的溶液浸漬衣物,把香精粘附在紡織品上。但這些方法得到的加香紡織品,留香的時間都很短,水洗后香味就會消失,其原因是由于香精中含有的有機成分復雜并且化學性質極不穩定,如桂花香味型的香精就是由紫羅蘭酮、甲基紫羅蘭酮等19種原料按一定比例配制而成的,在使用和貯存期間易揮發散失或分解變質。所以,對香精的控制和延長香味在衣物上的存有時間就成了研究開發的重點問題。

經過多年的研究發現,香精微膠囊是解決這一問題有效的途徑。它可以使香味較長時間留在織物上,并減少外界因素的影響。芳香藥劑大多是易揮發物質,在膠囊化過程中,很重要的一點是,如何確保有效成分充分被包覆、如何避免不環保物質。以及芳香微膠囊不影響纖維和織物的服用性能。因此,開發芳療紡織品有許多特殊的技術困難。   

香料微膠囊最需用的應用方式是香味印花,即采用香料微膠囊與有色的印花涂料漿進行均勻混溶并借助涂料中粘合劑的作用固著在織物上。當人們在穿脫香味衣服時或人多擁擠處時,衣料上的香味便會彌漫開來,香飄四逸,令人心曠神怡。不僅使人在視覺上獲得美的享受,而且在嗅覺上得到愉快的滿足. 在織物加工過程中,還可以把芳香整理與提高美學效果結合起來,如將香氣與涂料印花花案相配。芳香整理也可與衣物的功能相結合,如襪子、內衣等產品既可用抗菌除臭香精,又可用美膚香精。床上用品可用鎮靜安神的香精,工作服上可用提神醒腦香精,也可結合驅蟲、驅蚊等作用制成防護性服裝。香味織物廣泛應用于服裝、床單、手帕、襪子、圍巾等多種紡織品。

第二節 香精微膠囊及其制備

微膠囊技術是一種用成膜材料把固體或液體包覆使形成微小粒子的技術。得到的微小粒子叫微膠囊。一般粒子大小在微米或毫米范圍,把包在微膠囊內部的物質稱為囊芯,囊芯可以是固體,也可以是液體或氣體。微膠囊外部由成膜材料形成的包覆膜稱為壁材。壁材通常是由天然的或合成的高分子材料形成,也可能是無機化合物。微膠囊技術的優勢在于形成微膠囊時,囊芯材料被包覆而與外界環境隔離,囊芯材料的性質毫無影響地被保存下來,而在適當時機,壁材被壞時又將囊芯物質釋放出來,這樣給使用上帶來許多方便。

香精微膠囊一般分為兩種類型:第一類是開孔型香精微膠囊。理想的這種微膠囊是壁殼上有許多微型小孔,當氣溫升高或穿著時體溫作用使微孔被擴大,使香精因受熱而加速釋放出來。反之,在人們不穿著這種香味服裝時,如在家存放過程中,由于溫度變低而導致微孔收縮或緊閉,香精釋放速度變緩。但事實上這種開孔型香精微膠囊囊壁上的微孔是通常不隨溫度變化而明顯變化,并且由于開孔較大,這種微膠囊難以具有較好的耐久性。其代表性制備工藝有:一是在室溫下把一定濃度的非水溶性香精溶液加入到20%濃度的淀粉水溶液中,經過充分攪拌混合,然后噴霧冷凍干燥成片狀固體,再用球磨機將其粉碎成100目左右的微膠囊顆粒。二是環糊精法,環糊精(cyclodextrins)簡稱CDs,是由淀粉通過環糊精葡萄糖基轉移酶降解而生成的含有6、7、8個甚至更多葡萄糖單元,彼此間通過α-1,4葡萄糖苷鍵連接而成的環狀低聚糖。經X-射線衍射和核磁共振研究證明,環糊精的立體結構是上狹下寬、兩端開口的環狀中空圓筒形。具體制備方法是把一定量的液體香精加入到環糊精水溶液中,用絡合包埋法把香精分子吸附到環糊精空腔中,然后噴霧干燥,所得的固體顆粒是多個環糊精包覆形成微膠囊集合體。由于這種微膠囊包合物與織物之間的親和力很弱,需要使用粘合劑來把包合物粘附在紡織品上,一般是使用涂層或印花的方法把環糊精-香精包合物處理到紡織品上。

第二類是封閉型香精微膠囊。壁殼上不含微孔,只有當人們穿著時與外界接觸摩擦時,使囊壁破裂才釋放出香味,這種封閉型香精微膠囊通常采用明膠—阿拉伯樹膠體系的復合凝聚法制備。制得的微膠囊如經過固化處理則得到壁膜堅硬的封閉型香精微膠囊,若不經過固化處理直接干燥,得到的香精微膠囊不僅是開孔型的,而且可溶于溫水,明膠壁膜溶化而放出香精。封閉型香味微膠囊也可用原位聚合法制備,利用尿素—甲醛或密胺—甲醛預縮體在香精液滴周圍形成封閉性良好的脲醛樹脂或密胺樹脂壁膜。這種香味整理劑是目前市場銷售的主要產品,它具有保香期長等優點。制備封閉型香味微膠囊各種方法,從大的方面分:應用化學方法、物理化學方法、物理和機械方法制備微膠囊。下面對這類封閉型微膠囊制備方法逐步介紹。

應用化學方法制備微膠囊

1 界面聚合法

利用界面縮合反應合成高分子聚合物的方法是50年代末美國杜邦(Du Pont)公司發明的。首先被應用于制備聚酰胺材料上,目前已廣泛應用于聚酯、聚酰胺、聚胺酯等高分子材料的合成上。界面縮聚反應的特點是:兩種含有雙(多)官能團的單體,分別

 

溶解在不相混溶的兩種溶液中,縮合反應的單體在界面上接觸,幾分鐘即形成縮聚產物的薄膜或皮層。在向上抽拉這種薄膜或纖維時,可以得到連續的薄膜或長絲,而縮聚反應則在界面上不斷進行,直到單體完全耗盡為止。

利用這種方法既可制備含水溶性囊芯的微膠囊,也可以制備含油溶性囊芯的微膠囊。在分散過程中,要根據芯材的溶解性能選擇水相與有機相的比例。一般把數量少的作為分散相,數量多的作為連續相。水溶性囊芯時形成油包水型乳液,而疏水性囊芯分散時形成水包油型乳液。為使所得分散體系均勻穩定,通常在水-有機相體系中加入乳化劑并充分攪拌。

一般在反應前,先把兩種發生聚合反應的單體分別溶于水和有機溶劑中,并把囊芯溶于分散相溶劑中。然后,把兩種不相溶的溶液加入乳化劑并充分攪拌以形成水包油或油包水乳液。兩種聚合反應單體分別從兩相內部向乳化液滴的界面移動,并迅速在相界面上發生反應生成聚合物將囊芯包覆形成微膠囊。

界面聚合反應的技術特點是:兩種反應單體分別存在于乳液中兩個不相混溶的分散相和連續相中,而聚合反應是在相界面上發生的。這種制備微膠囊的方法簡單、方便,反應速度快,效果好,不需要昂貴復雜的設備,可以在常溫下進行,避免了由于要求嚴格控制溫度給操作帶來的困難。

利用界面聚合反應制備微膠囊的生產工藝,既可以間歇式生產,也可以是連續式生產。

(1) 間歇式生產   首先把囊芯及溶于分散相的單體A溶于分散相溶劑中,然后把分散相溶劑與連續相溶劑混合,在乳化及和機械攪拌作用下形成乳狀分散體系。在這種條件下容易控制得到所需大小的分散液滴。然后在乳化體系中加入溶于連續相溶劑的另一種單體B。此時降低攪拌速度有利于微膠囊的形成。最后把得到的微膠囊過濾、洗滌、干燥。

(2) 連續式生產   與間歇操作不同,反應體系是處于連續運動中的,把含有分散相與單體A的分散體系連續地加到連續相溶劑中,并與不斷加入的連續相中的單體B反應。生成微膠囊。過濾、洗滌、干燥。

如果反應單體中含有三個以上的官能團,縮聚反應得到的微膠囊將含有交聯結構。交聯度越大,壁膜的強度顯著提高,對溶劑和小分子化學物質的過濾性越低,囊芯溶液向外擴散速度也明顯降低。這種微膠囊具有密封性好的特點。

界面聚合法制備微膠囊存在的不足:首先,這種方法制備的微膠囊,不可避免地夾雜著一些未反應的單體。而這些單體有些是有毒的。其次,由于單體和囊芯發生副反應,會造成囊芯性能破壞或失去生物活性。另外,界面聚合形成的壁膜,一般可透性較高,不適合包覆要求密封的芯材。因為用到大量的有機溶劑,生產成本較高。

2  原位聚合法

原位聚合法中的單體和催化劑全部位于囊芯液滴的內部和外部,而且要求單體是可溶的,而生成的聚合物是不溶的,聚合物沉積在囊芯表面并包覆形成微膠囊。

許多高分子合成反應,如均聚、共聚和縮聚都可用于原位聚合法制備微膠囊。

均聚反應是指由一種單體加成聚合形成高分子均聚物的反應。反應可表示為:

      nA = -[- A -]-n             式中:A為單體;

所使用的單體包括氣態的、液態水溶性的和液態油溶性的。當均聚反應產物的相對分子質量超過一定值時,就不能溶于原來的溶劑中了。

共聚反應是指由兩種以上單體加成聚合形成高分子共聚物的反應。反應可表示為:

     nA+mB = -[- A -]-n +  -[- B -]-m     

根據產生的共聚物分子中單體鏈節排列情況,分為有規共聚和無規共聚。有規共聚(嵌段共聚,接枝共聚)可發揮兩種單體的不同優點,更能適合生產實際的需要。

縮聚發應是由一種多官能團的單體或其低聚合度的預縮體,自身縮合形成的高分子縮聚物。

原位聚合反應可以在水、有機溶劑或氣態的介質中進行。

以水為介質的原位聚合反應,在用油溶性單體進行原位聚合時,單體是溶解在囊芯溶液中的。當使用水溶性單體或水溶性預縮體作形成高聚物的原料時 ,也是首先將油溶性囊芯分散到水中,通過攪拌形成均勻并且大小附和要求的分散油滴。如果使用水溶性單體,則先要加入加聚反應的引發劑使其包覆在油滴表面,然后再向水中加入單體進行反應;使用水溶性預縮體時,而要加入酸、堿作反應催化劑,并把預先制好的預縮體加入水中。

有機溶劑為介質的原位聚合反應,在反應前,先把水溶液或固體囊芯分散在有機溶劑中呈細微分散狀態,并把催化劑(聚合反應引發劑)分散包覆在分散相界面上,以保證聚合反應在界面進行,然后在有機介質中加入反應單體。單體可以是氣體狀態,也可以是液體狀態。為了保證生成的高聚物是不溶性的,并能沉積在分散相界面上形成微膠囊,要根據不同的的單體選擇合適的有機溶劑。

氣態介質中的原位聚合反應,把囊芯、催化劑和單體混合成氣溶膠狀態,使單體發生聚合并在囊芯表面凝聚,也可形成微膠囊。氣態介質中的原位聚合反應速度較快,包覆率也高,但需要專門的設備。

與其它方法相比,原位聚合法實際生產中應用較少。

銳孔-凝固浴法

顧名思義,銳孔-凝固浴法是利用銳孔裝置和凝固浴制備微膠囊的方法。采用銳孔-凝固浴法可把成膜材料包覆囊芯的過程與壁材固化過程分開進行,有利于控制微膠囊的大小、壁膜的厚度。許多微膠囊是采用這種方法制備的。      

 

 

二、 物理化學方法制備微膠囊

物理化學方法制備微膠囊技術包括水相分離法(復合凝聚法和簡單凝聚法)、油相分離法、干燥分離法、熔化分散凝聚法、粉末床法等。這些技術的共同特點是改變條件使溶解狀態的成膜材料從溶液中聚沉出來,并將囊芯包覆形成微膠囊。

1 復合凝聚法是應用高分子物理化學原理制備微膠囊的技術。從高分子電解質的基礎知識中得知,氨基酸或蛋白質是分子中同時含有可酸式電離和堿式電離基團的兩性離子電解質。當某一PH值下,它們的兩種基團電離程度相等,而整個分子以偶極離子(或內鹽)形式存在。把這時的溶液PH值稱為它的等電點(PEI )。當溶液中PH值高于等電點時,氨基酸或蛋白質以酸式電離為主,分子帶有負電荷,在電場中向正極運動;而

 

在溶液PH值低于等電點時,它以堿式電離為主,分子帶正電荷,在電場中向負極運動。明膠是一種水溶性蛋白質,是一種典型的兩性高分子電解質,在其等電點以上的溶液中,以帶負電的粒子形式存在,而在等電點以下溶液中,以帶正電的粒子形式存在。阿拉伯樹膠是由多種單糖縮聚形成的聚合物,除在特低的PH之下(PH<3)外,在水中的阿拉伯樹膠分子總是帶有負電荷。當PH值在明膠等電點以上時將明膠與阿拉伯樹膠水溶液混合均勻,因此時明膠與阿拉伯膠粒子均帶有負電荷,不會發生相互吸引的凝聚作用。當把混合液PH值調節到明膠等電點以下時,明膠離子變成帶有正電荷粒子與帶有負電荷的阿拉伯樹膠粒子相互吸引發生電性中和而凝聚,并對分散在溶液中的香精囊芯進行包覆形成微膠囊。

實驗表明,明膠———阿拉伯樹膠混合膠體溶液若獲得凝聚相,必須做到如下四點:

①配制膠體混合液時,明膠、阿拉伯樹膠的濃度不能過高,一般兩種膠體溶液濃度均在3%以下時,得到凝膠產率較高。

②保持適宜的PH值是保證帶正、負電荷的高分子電解質產生凝聚的必要條件。不同方法處理制得的明膠等電點一般在PH =4~9之間變化,在使用前應對明膠的來源及等電點有所了解,而PH值在4.0~4.5之間即可保證明膠在溶液中成為帶正電荷的粒子,而阿拉伯樹膠在這種PH值時仍為帶負電荷粒子。

③通常明膠溶液的膠凝點在0~5℃,為使明膠沒有單獨形成凝膠析出,反應體系溫度應保持在40℃左右,以保證復合凝聚相的產生。

④為了防止無機鹽起鹽效應作用,使相分離受到影響,要注意反應體系中無機鹽含量要低。

具體制備工藝為:把4%以下濃度的明膠水溶液和同濃度的阿拉伯樹膠水溶液以1:1質量比例混合,并保持溶液溫度在40℃,PH =7,此時得到一種均勻的單相溶膠。把油性香精囊芯在攪拌條件下加入,在保持40℃的條件下,攪拌并滴加10%濃度的醋酸溶液直至混合體系的PH值為4.0,此時膠液粘度逐漸增強,變為不透明并發生相分離,形成一個由20%濃度左右的明膠———阿拉伯樹膠組成的凝聚相和一個膠體濃度低于0.5%的液體連續相。使原水包油兩相體系轉變為囊芯油相,凝聚相和溶劑連續相三相體系,冷卻至0~5℃,加入10%NaOH至PH =9~11,加37%的甲醛,攪拌10min,然后升溫至50℃進行固化處理,過濾干燥即得到微膠囊產品。

由于在固化處理之前的凝膠與溶膠的互相轉化其過程是可逆的,因此發生凝聚相分離之后,如果產生的微膠囊粒子大小不令人滿意,還可以加堿使PH值再次升高,使凝膠再溶解,通過攪拌使香精油性囊芯再次分散,直至達到符合要求時,再滴加醋酸的辦法使PH值降至4.0左右,再次引發凝聚相分離,利用反復調節PH值辦法控制粒子大小是PH值調節法的優點。利用明膠———阿拉伯樹膠復合凝聚法制備微膠囊具有材料易購、原料無毒、易生物降解、使用簡便等優點,只是阿拉伯樹膠價格較貴,使微膠囊生產成本高些,使用替代原料成為可能。如采用擴散劑NNO(亞甲基雙萘磺酸鈉),與明膠進行復合凝聚制備微膠囊,除它之外還可使用的陰離子高分子電解質,如海藻酸納、瓊脂、羧甲基纖維素納(CMC)等。采用這些原料代替阿拉伯樹脂時,工藝上稍有變化,但基本原理是一致的,基本應用實例如下。

配方5%明膠80g,吐溫-80?。玻?,香精(茉莉型)10mL,3%CMC?。叮?,10%Na2CO3(調節pH至9-10),3%合成龍膠6g,擴散劑NNO(50g/L)  25mL。10%HAc(調節pH至5~6),36%以上的HCHO?。保担恚?。其方法為:將吐溫-80加入明膠水溶液中,置于50℃左右的水浴內攪拌(3200~4 000rpm)5分鐘,然后慢慢滴加香清(2-3秒1滴),完后再攪拌10分鐘,加入CMC攪拌5分、滴加合成龍膠,充分攪拌5~10分鐘,加入擴散劑NNO,然后在不斷 攪拌下降溫至10℃以下邊攪邊加甲醛,完后充分攪拌30分,再以每分鐘5℃速度升溫至40~50℃,使凝聚相固化,即制得。按上法制得的香味微膠囊直徑5~10μ,pH5~6,含有效成份40%左右。

2  單凝聚法(簡單凝聚法)是從水相分離的凝膠中只含有一種水溶性高分子。水溶性高分子可能是高分子電解質,也可能是高分子非電解質。無論是高分子電解質或高分子非電解質溶解在水中后,在高分子鏈周圍會結合許多水分子形成水化層,使其穩定地分散在水中。如果向高分子溶液中加入能使水溶性高分子發生聚沉的物質,就會使高分子在水中變得不穩定濃縮而聚沉。這些物質包括水溶性高分子非溶劑、易溶于水的無機鹽、酸堿及具有良好親水性的高分子材料等。

3  油相分離法,水溶性固體或液體囊芯只能用有機溶劑把它們分散成油包水的乳液,再用油溶性壁材進行包覆形成微膠囊。因為壁材是溶于有機溶劑中的,要使其包覆囊芯,必須加入非溶劑使其發生相分離。所謂非溶劑是一種可溶解在溶劑介質中而具有使壁材不再溶解在溶劑介質中發生凝聚作用的溶劑。用這種方法制備微膠囊,必須控制好壁材高聚物在有機溶劑中的濃度、加入非溶劑的數量和溫度。

實踐證明,當壁材高聚物濃度較低時加入非溶劑時容易發生相分離,產生一個含壁材較多的聚合物凝聚相和一個含壁材較少的聚合物缺乏相。聚合物凝聚相是可以隨意流動的,能夠逐漸在囊芯周圍形成包覆的液相。只有控制好反應條件,在體系中形成充分流動的聚合物凝聚相,并能使其穩定地環繞在囊芯微粒周圍,才能很好地形成微膠囊。

油相分離法使用的非溶劑是小分子的有機溶劑或水,在一些特殊情況下也可以使用聚合物作非溶劑。

油相分離法制備微膠囊要消耗大量價格昂貴的有機溶劑。有機溶劑和非溶劑很難從壁膜中去除干凈,因而不能得到完全干燥地產品。有些有機溶劑易燃易爆,存在不安全隱患。而且有毒性和環境污染問題,因此油相分離法在使用上受到一定限制。

4  干燥分離法(復相乳液法)

把壁材溶液或芯材的乳化體系以微滴狀態分散到水、石蠟、豆油之類介質中,然后,通過加熱、減壓攪拌、溶劑萃取、冷卻或冷凍等方式使壁材溶液中的溶劑逐漸去除,壁材從溶液中析出并將囊芯包覆形成囊壁。干燥分離法分水浴干燥法和油浴干燥法。

(1)水浴干燥法適合于形成水溶液囊芯的微膠囊。選擇一種與水不相混溶的溶劑,一般要求沸點比水低的有機溶劑,把成膜聚合物溶解在這種溶劑中,然后把囊芯水溶液分散到聚合物溶液中,通過攪拌、加入表面活性劑等手段,形成油包水型(W/O)乳液。另外,單獨制備一種含有保護膠體穩定劑的水溶液作為微膠囊化的介質溶液。在攪拌作用下將油包水乳液加到介質溶液中分散形成水包“油包水”[(W/O)/W]乳液的復相乳液。因在制備微膠囊過程中要形成復相乳液,這種方法又稱復相乳液法。

(2)油相干燥法是用石蠟或豆油作分散介質,使O/W 乳液分散到其中得(O/W)O 型復相乳液,再用加熱或冷卻鼓風等方式使溶劑水蒸發去除并使水溶性壁材凝聚將囊芯包覆形成微膠囊。

相對而言,油相干燥法中的(O/W)/O 型復相乳液要比水浴干燥法中的(W/O)/W 型復相乳液穩定性好。

5  熔化分散冷凝法

這是利用蠟狀物質在受熱時獨特性質來實現微膠囊化的一種方法。蠟狀物質在常溫為固態、疏水、熱穩定,具有較低的軟化點和熔點,受熱時易熔化成液態并使囊芯分散在其中形成微粒,冷卻后蠟狀物質圍繞囊芯形成壁膜產生微膠囊。形成微膠囊使用的介質可以是液態,也可以是氣態的,此外還可用銳孔形成微膠囊。   

 

①在液態介質中形成微膠囊    其方法是把蠟狀物質熔化并將囊芯分散到這種液態壁材中,然后把形成的分散的液滴加到低溫惰性液態介質中,使壁材凝固并對囊芯進行包覆形成微膠囊。這種液態介質必須是對囊芯和壁材有高熱穩定性和化學惰性的。使用這種方法的前提是囊芯、蠟狀物質與液體分散介質彼此之間都是不相混溶的,而且在蠟狀物質熔化狀態的溫度范圍內都是穩定的。能否成為微膠囊,關鍵在于要使蠟狀物質在囊芯表面充分潤濕,能形成良好的包覆,不能出現囊芯與蠟狀物質在冷卻過程相互分離的情況。因此,在囊芯分散于液態蠟狀物質的過程中要用表面活性劑作潤濕分散劑,提高攪拌速度并控制好分散體系的溫度和粘度。這是以水為分散介質的熔化分散法。還有以硅油為分散介質的熔化分散法。  

②在氣態介質中形成微膠囊    利用加熱使石蠟或硬化油脂形成微滴懸浮在空氣中與囊芯接觸形成包覆,然后任其自然地從空氣中降下,過程中被冷卻而固化形成表面不粘的干燥顆粒。這就是用空氣為介質的熔化冷凝法的基本過程。既可以把囊芯先在熔化的蠟質材料中分散成細粒,再以噴霧形式加入到空氣介質中,也可以把囊芯和固體蠟先分散成細粒再一同分散在熱氣流中,在蠟熔化后形成包覆并調整成球形液滴。

③使用銳孔裝置熔化分散冷凝法    熔化分散冷凝法是利用蠟質材料受熱熔化、遇冷凝固的特點來制備微膠囊的。如果使用銳孔裝置就可以使囊芯在加熱熔化的壁材中形成的分散液迅速、高效地完成包覆成型的工作,配合高效的冷凝條件就可以大大提高生產效率。目前已使用各種改進的銳孔裝置進行連續化的大規模生產。 

               

    除以上這些方法外,利用物理和機械原理制備微膠囊的方法具有設備簡單、成本低、易于推廣、有利于大規模連續化生產等優點,藥品、食品行業常用來準備微膠囊。具體方法有:鍋包法、空氣懸浮成膜法、噴霧干燥法、噴霧冷凝法等。

另外,制備微膠囊還有多孔離心法、旋轉懸浮分離法、擠壓法、靜電結合法等等。

第三節.芳香纖維

芳香纖維屬于性能經過改進的一種新型纖維,科研員把不同類型的香料和紡絲原料共混熔融紡絲,將香料分子熔化在超細的纖維內部,使纖維具有久洗不褪的天然芬芳。用這種纖維織出的內衣可使香味散布在人體各個部位。最近幾年來芳香紡織品市場前景非??春?,芳香纖維也從開發到應用,很快就取得了成功。目前,芳香纖維主要制備的方法有共混法、復合紡絲法等。

1  共混法

共混法實施比較方便,但要求香精具有較高的沸點,一般是將耐高溫香精先與載體共混造粒,得到較高含香濃度的香母粒,再將此種香母粒以一定比例與切片共混紡絲。由于香精包含其中,纖維的香氣持久性較好。另一方面,用香母粒紡絲如同色母粒紡絲一樣簡單,預期此方法有很好的前景。

共混紡絲的優點不需要改動傳統的紡絲設備,但是這類纖維所選用香精的香料成份的沸點都限定在250℃以上。這樣,香料可選擇范圍大大縮小。而根據調香原則,每調配一種香型要由幾種或幾十種香料組成。再者,采用共混紡絲法生產芳香纖維時,如果將香料直接與切片共混,處理物料量比較大,香料損失比較嚴重,生產成本較高。

2  復合紡絲法

通過添加母粒進行復合紡絲,生產具有皮芯結構的芳香纖維、具有香氣純正 、耐洗滌、留香時間長等優異性能,缺點是紡絲設備復雜,生產成本較高。由于母粒中香料量較高,在制造、紡絲、應用過程要考慮對香料有保護、貯存和釋放功能的母粒與不同切片的相容性,香料分子的穩定性及對紡絲紅藝的影響等諸多因素,特別是香料分子的加入對紡絲的流變學性能的變化,將直接影響其紡絲過程和纖維性能。

開發復合型芳香纖維一般均選用熔點低且耐水解的聚合物作芯層,香料加在芯層中。香料與芯層共聚物結合牢度高,且基本不能透過纖維皮層,而是沿著纖維縱向從橫截面逸出,達到持久的芳香效。

第四節. 芳香織物后整理

一般微膠囊的壁材與纖維之間沒有親和力,整理過程中要加入交聯劑才能與纖維結合,而香味劑是易揮發的,不能高溫焙烘,所以要求使用低溫固著劑。整理工藝可以采用浸軋法,印花法和浸漬法。目前市場的香味整理劑主要有JLSUN ®SCM , HerstTM  天大一N,大和等,現以北京潔爾爽高科技有限公司和天津工業大學的香味整理工藝為例介紹以下。

1  SCM(北京潔爾爽高科技有限公司)

香味整理劑SCM由北京潔爾爽高科技有限公司生產,其產品性狀和技術指標:全包囊型微膠囊香料,通過摩擦等方式釋放香味。適用于棉、毛、絲、麻、化纖織物的香味整理。經香味微膠囊整理后的紡織品在使用過程中受到輕微的摩擦或擠壓,會產生芳香的氣味,在存放中可維持香為兩年之久。在溫水中性皂液中,建議采用家庭機洗,避免手搓洗滌,可機洗12次以上。香味整理劑SCM香味純正、芬芳宜人、保香性強、留香持久、對人體無毒、對皮膚無刺激,無過敏反應,使用方便,工藝簡單可行。香味整理劑SCM的外觀為乳白色漿狀液體,PH值為7,粒度小于1um,有效成分含量為40%,可分散于水。香味整理劑SCM的主要香型有熏衣草、古龍香、森林香、鮮花香、茉莉香、玫瑰香、青蘋香、檸檬香等。

① 浸軋法(通常和柔軟工藝同浴進行)

工藝配方:

        香味整理劑JLSUN ®SCM            30-60g/L

        低溫固著劑 SCJ-939       30-60g/L

        柔軟劑SCG

化料操作:首先加入SCM,再加入等量的溫水,攪拌成均勻的稀漿,然后攪拌加入其余的水,最后加入SCJ-939\SCG,攪勻。

工藝流程:織物→浸軋(軋液率70-80%)→烘干(80-100℃)→ 成品

②浸染后整理同步處理:可與柔軟劑或抗靜電劑同浴整理加工。

使用方法:1、浴比:1:10~20; 溫度:30~40℃時間:30分鐘
2、有機硅柔軟劑SCG:1~3 %
3、微膠囊香型整理劑SCM:1~3%
③印花法

通過與涂料印花漿適當的比例相混合,可獲得長效芳香宜人的香味。同時微膠囊香味型整理劑與各類印花漿料有較好的適應性。印刷時透網順暢,不塞花版,印制效果好。
工藝配方(%):

           香味整理劑SCM                    5-10

            涂料色漿                        x

            低溫粘合劑 SCP              15-20

            增稠劑FAG                       1-2 

化料操作:先在化料桶中配制好印漿,再攪拌加入SCM,攪拌均勻。

工藝流程:印花→烘干(50-100℃)→ 拉幅(100-120℃)→成品

第五節  國外香味紡織品的發展狀況和應用前景

1 英國研制廣譜香味微囊產品

英國L.J.Specialities研制出應用廣泛的廣譜香味微囊技術,包括科隆香水和水果味如蘋果、桔子等新鮮氣味制成的微膠囊,用于床單、毛巾和服裝。還應用了特殊的,例如可樂、比薩餅等香味的微膠囊,添加于紡織品上。日常使用中的輕度磨損即能釋出香味。微膠囊可同粘合劑做成分散體,應用浸軋或網印施加于棉織物上,能耐反復洗滌。通常要用柔軟劑以改善手感。膠囊無色,可施加于有色織物上或印花圖案上,且無不良影響。  

2美國開發“擦和嗅”香味女衫

美國R.T.Oodge公司研究開發出微膠囊化的“擦和嗅”(“SeratchandSniff”)短袖圓領衫和女用針織物,應用界面聚合技術制造膠囊。產品耐洗八至二十次,還可耐轉籠烘燥。

3韓國研究香味療效紡織品

韓國EldoradoInternational公司研究生產可放出花卉、水果、香草和香料等天然香味的新穎織物??椢锶竞笥萌榛?、含有天然香料、香精、香油的微膠囊附著于織物上。穿著者運動時使膠囊破裂、釋放香味。該織物可耐洗并可貯存使用三至五年。此技術用于生產香味簾布、沙發布、墊子和被單以及一些玩具。廠家聲稱許多這類產品具有芳香療效,如對失眠癥患者的治療有助。最常用的香料包括薄荷、檸檬、茉莉、松和桔。還生產了正常使用期間釋放香料油的真絲領帶;若加摩擦則會大量突發香味,其效果能持續一年半。還供應有釋放香味以及某種抗菌效應的手套和短襪,可耐洗滌。 

4德國赫斯特國際公司開發出將香味織入服裝的新技術

據海外媒體報道,赫斯特國際公司(Herst International)日前宣布,該公司開發出一種可以將香味納米微膠囊織入服裝的新技術。這種納米微膠囊新技術可以將保濕劑、除臭劑、香料、維生素甚至微量營養元素編織到服裝衣物里。使用新技術生產的服裝經過重復機洗后仍可保留相關成分。當穿上這種衣服或走在涂有香味微膠囊的地毯上時,通過運動或摩擦這種微膠囊就會釋放出新鮮的香味。赫斯特國際公司認為,這種將嗅覺感官帶入服裝的新工藝將給紡織業帶來一場變革。

5 日本郡是公司推出具有瘦身效果的香味內衣

日本內衣生產商郡是公司日前宣布,將推出一系列內裝咖啡因和香料等特殊物質的新款女式內衣和連褲襪。據稱,該系列內衣具有瘦身效果。 郡是公司新推出的內衣系列品牌為VIFA,內含資生堂公司暢銷潤膚液Inicio?。拢铮洌。茫颍澹幔簦铮虻闹饕煞?。資生堂于去年4月份推出的Inicio?。拢铮洌。茫颍澹幔簦铮蚴窃摴臼卓罹哂惺萆硇Ч幕瘖y品。
郡是公司表示已開發出將咖啡因和葡萄柚、茴香、胡椒等香料附加在紡織品上的技術,這些香料在衣物漂洗多次后仍能保留下來。
資生堂公司認為,聞某些香料可以刺激交感神經系統,咖啡因對減少脂肪有效。而混合香料和咖啡因可以有利于燃燒脂肪。

6 香味紡織品的市場前景

香味紡織品具有廣闊的市場前景。室內裝飾品,如床單、被罩、窗簾、地毯、睡衣可以用熏衣草、天苧葵、春黃菊、牛膝草、肉桂等香味,有助于消除疲勞、提高睡眠質量。在辦公環境里,可穿戴茉莉、玫瑰、香檸檬等香味服裝,可以起到覺醒作用,提高工作效率。用香味微膠囊進行香味整理,工藝簡單,可以減少香精揮發損失,使香味更持久, 粒徑容易控制,使用方便,對人體無毒副作用,適用于芳香醫療保健紡織品。

目前,利用微膠囊進行香味印花,隨著時間的推移已推展為“氣息印花”,因為不只是單純追求產生香味的效果。其中也包含著產生多種大自然的氣息。如森林氣息、松脂氣息、豌豆花的氣息等。這些氣息的特點是與大自然氣息相似的,令人產生身心愉快,回歸大自然的感覺。

 

 

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