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摘要 涤棉织物的分散染料微胶囊活性染料一浴法染色工艺初探 摘要 涤棉混纺织物既具有纤维素纤维吸湿透气的功能，同时又具有聚 酯纤维良好的保型性和染色牢度，在各类服装面料中占有重要地位。 常规涤棉混纺织物分散活性染色的主要工艺是分散活性两浴法和 分散活性一浴两步法染色以及分散活性一浴一步法染色工艺，这些 工艺染色耗时较长，造成生产效率低，水、电、汽消耗大，且需要还 原清洗，更为关键的是还原清洗会伤及活性染料，而且大量助剂的使 用，使得染色废水色度值高，污水处理困难。 将纯分散染料微胶囊化，开发涤纶的高温高压无助剂染色技术。 利用其优良的缓释功能，对染色速度控制，达到匀染的目的；利用其 隔离功能，防止染料对纤维的沾染而形成斑渍。微胶囊的有效隔离性 能和控制释放性能，替代了分散染料染色中必不可少的匀染剂和分散 剂，不仅省去了助剂，更重要的还是从根本上消除了由于助剂而带来 的色度污染以及c o d 、b o d 负荷，使染色废水中仅含有微胶囊，只要 简单过滤就可以回收再利用。 文中采用原位聚合法对分散染料进行双层造壁，通过改变系统调 节剂p d a 的用量和乳化时间，制备不同粒径的分散染料微胶囊；用激 光粒度仪测试微胶囊粒径大小及分布；通过扫描电镜来观测其表面形 i 。黜 摘要 态；用红外线高温高压染色机对涤纶进行高温高压染色；通过测色配 色仪、皂洗牢度机、耐磨擦牢度测试仪测试不同条件制备的分散染料 微胶囊对涤纶的染色效果；并选择效果较好的分散染料微胶囊进行涤 棉的分散染料微胶囊活性染料一浴法染色工艺的探索。结果表明： p d a 用量( 占分散染料的质量百分含量) 2 1 6 制备的分散染料微胶 囊易抽滤，烘干后呈粉末状，粒径平均值和中值在4 1 2 岬范围内， 粒径分布受乳化时间影响较小。其中p d a 用量为8 ，乳化1 0 m i n 制 备的分散染料微胶囊对涤纶的高温高压无助剂染色效果较好。 此外，文中结合现行涤棉织物染色工艺分散活性染料一浴法浸 染染色工艺与分散染料微胶囊对涤纶的高温高压无助剂染色工艺的 优点，将分散染料微胶囊与雅格素n f 活性染料配合使用，通过改变 浴比、染色温度、保温时间等工艺参数，研究分散染料微胶囊活性 染料涤棉织物的一浴法染色新工艺，并得出最佳染色工艺条件。结果 表明：新型一浴法染色工艺在浴比为1 ：2 0 时，染色织物k s 值较大， 且匀染性良好；染色升温曲线于8 0 时适当保温，并降低升温速度， 以控制活性染料的上染速率，实现均匀上染；于1 3 0 时保温3 0 m i n 后，隔离分散染料微胶囊续染2 0 m i n ，即可获得高品质色牢度的染色 织物。 最后，文中对新型涤棉一浴法染色工艺与常规一浴法染色工艺进 行比较，结果表明：新工艺在无需使用分散剂和匀染剂，并且在免除 还原清洗的前提下，比常规使用还原清洗工序的染色织物得色更深； 干湿摩擦牢度及6 0 下的沾色牢度和变褪色级别更高，且牢度在4 i i 。 摘要 级以上；过滤掉微胶囊后染色残液的色度值明显减小，吸光度值只有 常规一浴法的一半。 文中所探索的新型涤棉分散染料微胶囊活性染料一浴法染色工 艺可在不需增添专用设备且保证产品质量的前提下，大大降低涤棉混 纺织物的染色难度和成本，且节水、节能；在染色废水处理方面，可 从源头上基本控制大量染色废水的产生。 关键词：分散染料微胶囊，制备，活性染料，涤棉，一浴法，染色 工艺 s t u d i e so n t h ed y e i n gp r o c e s so f p o l y e s t e i u c o t t o nb l e n d sb yd i s p e r s ed y e s m i c r o c a p s u l e s r e a c t i v ed y e si no n eb a t h a bs t r a c t p o l y e s t e r c o t t o n b l e n d s p o s s e s s e s b o t hf u n c t i o no f m o i s t u r e 山s o 印t i o nv e m i l a t e do nc e u u l o s ef i b r ea n dg o o dt y p ek e e p i n ga n d c o l o r f a s t n e s so np o l y e s t e rf i b r e ，s oi tp l a y si m p o r t a n tr o l ei na l lk i n d so f c o s t u m em a t e r i a l g e n e r a l p o l y e s t e r c o t t o n b l e n d s d i s p e r s e r e a c t i v e d y e i n ga r et w o - b a t h ，o n e - b a t h 一觚o - s t e pa n do n e _ b a t h o n e s t e pd y e i n g t h e s ed y e i n gp r o c e s s e sc o n s u m el o n gt i m ea n dn e e dr e d u c t i o nc l e 撕n g ， c a u s i n gl o wp r o d u c t i o ne 佑c i e n c ya n dg r e a t l yc o n s u m eo fw a t e r ，p o w e r ， a n ds t e 锄t h em o r ep i v o t a lp o i n ti st h a tr e d u c t i o nc l e 撕n gw o u l d d a m a g er e a c t i v ed y e t h ec h r o m ao fd y e i n gw a s t e w a t e ri sv e 巧d e e pa n d d i m c u l tt ot r e a td u et os l a t h e ro fa u x i l i a r i e s t h ed y e i n gp r o c e s so fp o l y e s t e ru s i n gm i c r o e n c a p s u l a t e dd i s p e r s e d y e s i nt h ea b s e n c eo fa u x i l i 撕e si s e x p l o i t e d r e c e n t y e a r s i t s c o n t r o l l e d r e l e a s ea j l di s o l a t i o np r o p e r t i e st oc o m r o lt h er a t eo fd y e i n g 。燃 摘要 w e r eu s e dt oa c h i e v et h ep u r p o s eo fl e v e ld y e i n ga n da v o i d s t a i n i n gf - a b r i c c o m r o l l e d r e l e a s ea n di s o l a t i o np r o p e r r t i e so fm i c r o e n c 印s u l a t e dd i s p e r s e d y e sr e p l a c ea b s o l u t e l yn e c e s s a r i l yd i s p e r s i n ga n dp e n e 仃a t i n ga g e n ti n t h ed y e i n go fd i s p e r s ed y e s t h ep r o c e s sn o to n l ys a v et h ea l l x i l i 撕e s ，b u t a l s oa v o i dp o l l u t i o no fc h r o m aa n db u r t h e no fc o d ，b o da sar e s u l to f a u x i l i 撕e s r a d i c a l l y s i n c en oa u x i l i 撕e sa r e i n v o l v e d ， t h ed y e i n g w a s t e w a t e rc a nb er e u s e da r e rf i l t r a t i o n i nt h i sp 印e r ，m i c r o c a p s u l e sw i t had o u b l e l a y e r e ds h e l lc o n t a i n i n g d i s p e r s ed y e sw e r ep r e p a r e db ym e a n so fi n s i t up o l y m e r i z a t i o n d y e m i c r o c a p s u l e s i nd i f r e r e n ts i z ew e r ep r e p a r e dw i t hd i f f e r e n ts y s t e m r e g u i a t o rp d a a n dd i f f e r e n te m u l s i o nt i m e t h es i z ea n dd i s t r i b u t i o no f m i c r o c a p s u l e sw e r et e s t e db yl a s e rg r a n u l a r i t ya n a l y z e ra n dt h es u r f a c e t o p o g r a p h y o ft 1 1 e mw a so b s e r v e d b y s c a ne 1 e c t r o nm i c r o s c o p e p o l y e s t e r c o t t o nb l e n d sw e r ed y e db yi n 仔a r e dh i 曲t e i n p e r a t u r eh i 曲 p r e s s u r ed y e i n gm a c h i n e t h ee 腩c t so fd y e i n gw i t hd i s p e r s ed y e s m i c r o c 印s u l e s r e a c t i v ed y e sd y e i n gp r o c e s si no n eb a t hw e r et e s t e db y d a t a c o l o r s o 印i n ga n dd 巧w e tm bm a c h i n e t h et e s t sr e s u l t ss h o wm a t t h ed y e sm i c r o c 印s u l e sp r e p a r e db yp d aw h o s ed o s a g e 仔o m2 t o16 a r ee a s yt os i e v ea n d 印p e a rp o w d e rs t a t ea f t e rd 拶i n g t h es i z er a n g eo f t h em e a na n dm e d i a nv a l u ea r e 仔o m4t o12 “m 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od y ep o l y e s t e r c o t t o nb l e n d si n o n e - b a t hu n d e rd i f r e r e n tc o n d i t i o n s t h eo p t i m u md y e i n gp a r a m e t e r s 、e r ee s t a b l i s h e db yi n v e s t i g a t i n go ft h eb a t hr a t i o ，d y e i n gt e m p e r a t u r e a n dh e a tp r e s e r v a t i o nt i m e t h er e s u l t ss h o wt h a tm ed y e db l e n d sp o s s e s s h i 曲e r 到sv a l u ea n db e t t e rl e v e ld y e i n ga tb a t hr a t i ol ：2 0 t h ep r o c e s s o fd y e i n gs h o u l dp r e s e r v eh e a tp r o p e r l ya t8o ，a n dd e b a s et h es p e e do f r i s et e 瑚【p e r a t i l r ec o n t r o l l i n gd y e i n gr a t eo fr e a c t i v ed y et oi m p l e m e n t l e v e ld y e i n g a t13o ，p r e s e et e m p e r a t u r ef o r3o m i n t h e ni n s u l a t e d i s p e r s ed y e sm i c r o c 印s u l e s ，c o n t i n u e t od y ef o r2 0 m i n ，t h e nh i g hq u a l i t y c o l o rf a s t n e s sf l b r i cc a nb eo b t a i n e d f i n a l l y ；c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a ld y e i n gp r o c e s s ，r e s u l t ss h o w t h a tt h en e wd y e i n gt e c h n o l o g yo fd i s p e r s ed y e sm i c r o c a p s u l e s r e a c t i v e d y e si no n eb a t hd y e i n gp r o c e s sw i t h o u td i s p e r s a n t ，l e v e ld y e i n gr e a g e n t a n dr e d u c t i o nc l e a r i n gc a ni m p a r tt h ep o l y e s t e r c o t t o nb l e n d sd e e p e r c o l o ra n de x c e l l e n tc o l o rf a s t n e s s ：d 巧w e tr u bf a s t n e s s ，s t a i n i n gf a s t n e s s 。黝 摘要 a n dc o l o u rf l a d i n gg r a d ea t6 0 a r em o r et h a n4g r a d e t h ec h r o m ao f d y e i n gw a s t e w a t e ri sr e d u c e do b v i o u s l ya r e rf i l t r a t i n gm i c r o c 印s u l e s a n dt h ed y e i n gw a s t ew a t e ra b s o r b e n c yi sa b o u th a l fo ft h ea b s o r b e n c yo f g e n e r a ld y e i n gp r o c e s s i nt h ei n t e r e s to f e n s u r i n gq u a l 毋o fp r o d u c ta n dn o ta d d i n gs p e c i a l d e v i c e ，a b o v em e n t i o n e dn e wd y e i n gp r o c e s so fp o l y e s t e r c o t t o nb l e n d s b yd i s p e r s ed y e sm i c r o c 印s u l e s r e a c t i v ed y e si no n e _ b a t hw o u l dg r e a t l y r e d u c e 仃d u b l ea n ds a v ec o s t d u r i n gd y e i n gp o l y e s t e r c o t t o nb l e n d s p r o c e s s t h i sn e wp r o c e s sn o to n l ys a v ew a t e ra n dp o w e r b u ta l s oc o n t r o l m ew a s t e w a t e ra tb e g i n n i n g w 7 a n gx i a o w e n ( a p p l i e dc h e m i s t 巧) s u p e r v i s e db y k e yw o l 之d s ： d i s p e r s ed y e sm i c r o c 印s u l e s ，p r e p a r e ，r e a c t i v ed y e s ， p o l y e s t e r c o t t o nb l e n d s ，o n eb a t h ，d y e i n gp r o c e s s 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中己明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：z i 龙叉 日期：2 册么年，2 月f 曰 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密曲，在j l 年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：乙疵文 日期：j 口秒占年p 月r 日 舯溯虢刊 日期：力护占年胆月r 日 。 第一章前言 第一章前言 1 1 涤棉织物的染色工艺简介 1 1 1 涤棉织物染色工艺现状 涤棉混纺织物既具有纤维素纤维吸湿透气的功能，同时又具有聚酯纤维良好 的保型性和染色牢度，所以深受广大消费者的青睐，在各类服装面料中占有重要 地位。涤纶一般采用分散染料染色，而棉纤维可以用活性染料、直接染料、还原 染料染色，因此，涤棉混纺织物的染色一般采用分散活性染料、分散直接染料、 分散还原染料等染色工艺。为了使成品具有较好的染色牢度、染色鲜艳度以及 较简单的染色工艺，通常采用分散活性染料对涤棉织物进行染色，。 现存的涤棉混纺织物分散活性染色的主要工艺是分散活性两浴法，它采用 分散染料在高温高压条件下染聚酯纤维，经过中间还原清洗后交染活性染料。此 工艺的优点在于两种染料均能在最佳条件下染色，因而可获得各自最高的固色率 和牢度水平。而且由于活性染料是在分散染料后，不用担心分散染料高温弱酸性 染色条件对活性染料断键牢度的影响。这种工艺有充分选择分散染料和活性染料 的余地，最后的染色效果可由活性染料来调节n 。长期以来，国内外涤棉针织物 主要采取这种两浴染色法，即先染涤，再套染棉。由于湿加工时间长，易使布面 起毛和影响织物的手感，使产品质量和企业经济效益下降。 八十年代后，随着人们对能源问题和环保问题的日益重视，对涤棉混纺织物 分散活性染料染色工艺的简化成了染整工作者的一个重要课题。开发低污染、 节能、低耗、省水、省时的涤棉织物分散活性染料一浴法浸染染色工艺，一直 是印染工作者努力的方向。过去，由于受染料、助剂局限性的影响，该工艺的开 发一直没有进展。近年来，由于精细化工技术的发展，染料、助剂稳定性的提高， 使一浴法工艺的开发成为可能。采用分散活性染料一步法染色，具有缩短染色 周期、降低耗能、节水等优点m 。但在分散活性染料一步法染色过程中，仍然 需要使用大量染色助剂来配合染色，这样就会排放大量染色废水，给环境保护增 加负担。 第一章前言 因此，如何在保证产品质量的前提下，又能缩短产品的加工时间，并能明显 降低成本，提高染料利用率，使其成为环境友好型工艺是我们面前的一个急需解 决的问题。 1 1 2 传统涤棉织物染色工艺 国内外传统的涤棉织物浸染工艺一般为分散活性二浴法，即先染涤，再套 染棉。此工艺的优点在于两种染料均能在最佳条件下染色，因而可获得各自最高 的固色率和牢度水平。而且由于活性染料是在分散染料后，不用担心分散染料高 温弱酸性染色条件对活性染料断键牢度的影响。这种工艺有充分选择分散染料和 活性染料的余地，最后的染色效果可由活性染料来调节。但是，二浴法工艺的缺 点是整个湿加工过程耗时较长。而且一般情况下只有等分散染料将涤纶组分染色 完毕取样看是否合色，再调整确定活性染料染色的处方。图卜1 就是传统二浴法 ( 二浴二段，1 0 1 1 h ) 染色工艺曲线阳3 ： 瓣 图卜l 传统涤棉二浴法染色工艺曲线 这种二浴染色法，整个染色工艺时间要达到1 0 多个小时，生产效率低，水、 电、汽消耗大，污水排放量大。 为了缩短染色工艺流程，降低染色成本，减轻染色废水处理的困难，几十年 来染色工作者一直致力于涤棉混纺织物分散染料一浴法染色的研究。初期，人们 试图利用苯甲酸酐等酰化试剂对天然纤维改性，使其成为分散染料可染纤维，然 而这种改性方法处理条件苛刻，污染严重，改性后天然纤维易丧失自身的优良特 2 。 雾季天学 帆翱眦盯 第一章前言 性。使用分散、活性染料或某些新型偶氮型分散染料染涤棉混纺织物效果虽然好， 但存在着色谱不全或成本较高等缺点。 1 1 3 现行涤棉织物染色工艺” 为了简化传统的涤棉染色工艺，八十年代以后，人们先后开发了分散活性 一浴两步法染色，分散活性一浴一步法染色新工艺。现行国内外涤棉织物染色 工艺是分散活性染料一浴法浸染染色工艺，新工艺突破常规的涤棉两浴染色方 法，使分散、活性染料染色一浴一步完成。缩短了染色周期，设备利用率及工人 生产效率也得到了提高。 这种新工艺与传统工艺相比，新工艺缩短了染色周期，降低了耗能，节省 了水资源，提高了设备利用率及工人生产效率。大生产结果证明，分散活性同 浴染色工艺不仅节约时间，而且色光比二浴法稳定，缸差较小( 3 5 4 级) ，减 少了以往因色差而返修的次数。 现行涤棉织物分散活性染料一浴两步法染色工艺曲线如图卜2 所示： 图卜2 现行涤棉分散活性染料一浴两步法染色工艺曲线 1 1 4 传统与现行涤棉织物染色工艺存在的问题 涤棉织物的染色工艺从传统的二浴法发展到现行的分散活性染料一浴法， 不论在生产工序，还是在产品质量方面都有了重大突破，但是仍然存在一些问题 亟待解决。 传统的二浴染色法整个染色工艺时间要达到1 0 多个小时，生产效率低，水、 电、汽消耗大，污水排放量大。而且由于湿加工时间长，易使布面起毛和影响织 第一章前言 物的手感，使产品质量和企业经济效益下降垤一引。 而现行的分散活性染料一浴法染色，虽然缩短了染色周期，降低了耗能， 节约了水资源，提高了设备利用率及工人生产效率。但由于活性染料和分散染料 的染色性能差异很大，分散活性一浴法染色仍然存在一些问题。因为分散活性 一浴染色过程中，主要是通过加入大量电解质和提高染色温度来使得活性染料在 弱碱性或近中性浴中有足够的固色速率和固色率，而电解质的加入对分散染料染 色非常不利，不仅会降低它的分散稳定性，还会降低它的固色率和移染性以及匀 染性，增加它对纤维素纤维的吸附沉积，降低染色牢度眇州。因为，对大多数分 散染料来说，电解质在溶液中产生电荷屏蔽效应，降低了分散染料晶粒间的负电 荷斥力( 分散剂一般为阴离子型化合物，吸附在分散染料晶粒表面使晶粒具有负 电荷) ，同时也降低了分散剂的水化能力，使晶粒外水化层减薄，分散染料晶粒 容易产生聚集，甚至发生沉淀，故固色率降低，匀染性也变差。在有电解质和棉 纤维存在时，大部分分散染料在上染聚酯纤维之前都己从溶液中吸附沉积在棉纤 维上，染液中的染料实际上已很少，这和纯聚酯纤维在少量电解质存在时染色不 一样，后者分散染料主要分散在染液中，只是当温度高于1 0 0 时迅速溶解并上 染到聚酯纤维上。当有电解质和棉纤维存在时，分散染料大量吸附沉淀在纤维表 面，移染性较差。一浴法染色中大量电解质的加入不仅对分散染料染色不利，而 且会产生大量染色废水，给环境保护增加负担哪。 1 2 微胶囊概述 1 2 1 微胶囊技术简介 六十年前微胶囊已经作为一门技术发展起来。微胶囊( m i c r o e n c a p s u l a t i o n ) 技术是微观概念上的一种包囊技术，即是一种用成膜材料把固体或液体包覆使之 形成微小粒子的技术，得到的微小粒子叫做微胶囊，一般粒子在微米或毫米范围 圳。形成微胶囊时，囊心被包覆而与外界隔离，就可以使它的性能受到保护，免 受外界湿度、氧气、紫外线等因素的影响。如果选用的壁材对芯材具有半透性， 则囊心可以通过溶解、渗透、扩散等过程，透过膜壁释放出来。用原位聚合法进 行胶囊化，就是把单体与引发剂全部加入在分散相或连续相中。由于单体在某一 相中是可溶的，而生成的聚合物在整个体系中是不可溶的。所以聚合物一旦生成 4 莽季乏学 翱撇 第一章前言 就会沉积在芯材液滴表面，使聚合反应主要在界面上进行，形成聚合物壁膜。由 于交链及聚合的不断进行，最终形成有足够强度的固体胶囊外壳。 近年来，微胶囊技术越来越受到人们的重视，并很快地深入到人们生活的各 个领域，如医学、农业、化妆品、造纸、食品、纺织等行业。将微胶囊用于纺织 方面，在8 0 年代中期日本首次尝试，欧美的各种专利也不断地出现，我国尚处于 开发初期阶段乜副。1 9 5 4 年，美国n c r 公司成功地采用微胶囊技术研制了无碳复写 纸( 也称n c r 纸或压敏复写纸) ，将压敏染料包覆成微胶囊，使世界上在使用有碳 复写纸方面发生了根本性的变化。h a y a s h i 化学公司开发出的微胶囊化染料，应 用于聚酯、涤棉、腈纶、聚酰胺和羊毛，得到多色效应。日本林化学工业公司将 反应性染料以水为溶剂进行胶囊化，制得m c p 叫型微胶囊染料妇3 1 。但是仅仅是近 1 0 年来才应用于纺织品斑点染色、斑点印花和功能后整理上，最近几年才见有微 胶囊用于匀染染色报道。可见微胶囊技术，已经得到较为广泛的实际应用并展现 出良好的发展前景。 1 2 2 使用微胶囊技术的目的 ( 1 )保护目的物组分免受气候和环境的影响和外界的损坏，以延长储存期； ( 2 )保护微胶囊周围环境免受目的物组分的影响； ( 3 )将液态( 或者气态) 目的物组分转变为干燥的“固态”体系； ( 4 )分隔不相容的两种组分； ( 5 )掩盖目的物组分的不良性质，如掩盖气味等； ( 6 )对活性成分进行控制释放，用以推迟释放时间，或长时间持续释放而达 到“长效”； ( 7 )减少有毒物质对环境污染； 1 2 3 微胶囊按用途分类嘲2 5 1 ( 1 ) 压敏型微胶囊 此种微胶囊包裹了一些待反应的芯材物质，当压力作用于微胶囊超过一定极 限后，胶囊破裂而流出芯材物质。由于环境的变化，芯材物质产生化学反应而显出 颜色或者发生别的现象。 ( 2 ) 缓释型微胶囊 该微胶囊的壁相当于一个半透膜，在一定的条件下可允许芯材物质透过，以 第一章前言 延长芯材物质的作用时间。根据壁材的来源不同，可分为天然高分子材料( 明胶和 阿拉伯胶等) 及合成高分子材料。而对于合成高分子材料，按其生物降解性能的不 同，又可分为生物降解型和非生物降解型。 ( 3 ) 光敏型微胶囊 芯材中的光敏物质选择性吸收特定波长的光，发生感光或分子能量跃迁而产 生相应的反应或变化。 ( 4 ) 热敏型微胶囊 由于温度升高使壁材软化或破裂释放出芯材物质，有时是芯材物质由于温度 的改变而发生分子重排或几何异构而产生颜色的变化。 ( 5 ) 膨胀型微胶囊 壁材为热塑性的高气密性物质，而芯材为易挥发的低沸点溶剂，随着温度升 高，溶剂蒸发使胶囊膨胀，冷却后胶囊依旧能维持膨胀的状态。 1 2 4 微胶囊化方法乜砌 微胶囊的制备方法主要有三大类：机械法、相分离法和聚合反应法。许多研 究者则把胶囊化过程分为物理的、物理化学和化学的等类型。 1 2 4 1 化学法 化学法包括界面聚合法、界面定位聚合法和有限凝集聚合法等，其中界面聚 合法和界面定位聚合法通称为原位聚合法。 ( 1 ) 界面聚合法 此方法是将两种发生聚合反应的单体分别溶于水和有机溶剂中，并把囊芯溶 于分散相中。然后，把两种不相混溶的液体混入乳化剂以形成水包油或油包水体 系。两种聚合反应单体分别从两相内部向乳化液滴的界面扩散，并迅速在相界面 上反应生成聚合物将囊芯包覆形成微胶囊。 ( 2 ) 界面定位聚合法 此方法就是将芯材、系统调节剂通过均化处理后，以均匀的小液滴或颗粒分 散在介质里，在系统调节剂的特殊作用下，使来自介质相( 外相) 的聚合单体在 液滴表面集中、聚合，形成囊壁。 ( 3 ) 有限凝聚聚合法m 嘲- 有限凝聚聚合是一种和界面聚合不同的胶囊化技术。在有限凝聚聚合胶囊化 6 。 奔季天学 籼翱1 黜玎 第一章前言 的过程中，单体与引发剂全部加入分散相或连续相中，由于单体在单一相中是可 溶的，而聚合物在整个体系中是不可溶的，所以聚合反应在某一相中发生，聚合 体生成后，不在原来的相中溶解而是沉积在芯材物质的表面和连续相的界面之 间，由于聚合的不断进行，最终形成足够厚的固体胶囊外壳。 1 2 4 2 物理化学法 物理化学法包括水相分离法、油相分离法和锐孔一凝固浴法等。 ( 1 ) 水相分离法 这种方法可以分为单凝聚法和复凝聚法。单凝聚法是指单一的一种聚合材料 进行凝聚；复凝聚法是指两种以上带有相反电荷的聚合物材料进行凝聚，如明胶 与阿拉伯胶相作用。 ( 2 ) 油相分离法 把壁材聚合物溶解于溶剂中，芯材与它们不互溶，把芯材乳化在其中，以颗 粒状存在，然后加入可混溶液使得聚合物沉淀，包围住芯材，形成囊壁。 ( 3 ) 锐孔一凝固浴法 与界面聚合法和原位聚合法所依据的化学反应不同，锐孔一凝固浴法不是以 单体为原料通过聚合反应生成膜材料的，而是以可溶性高聚物作原料包覆囊芯， 再经固化形成有一定强度的微胶囊。采用锐孔一凝固浴法可把成膜材料包覆囊芯 的过程与壁材的固化过程分开进行，有利于控制微胶囊的大小，壁膜的厚度。 1 2 4 3 物理法 离心、挤出、共挤压和喷射是机械方法制备微胶囊的基本手段，它是采用物 理过程机械地将壁材包裹在芯材物上而形成微胶囊。常用的物理机械方法有： ( 1 ) 喷射干燥法 喷射干燥胶囊化是把芯材乳化分散到壁材的溶液中，芯材通常不溶于水，乳 化形成微小的颗粒，壁材通常是一种可溶于水的高聚物。芯材分散到壁材的溶液 后，该乳液被送入喷射干燥器的热箱体中，产生干燥胶囊。 ( 2 ) 干燥浴法 用作微胶囊化的介质是水，或者是挥发性油。将壁材和芯材的混和物以微滴 的状态分散到介质中，随后，挥发性的分散介质急剧从液滴中蒸发或者被萃取， 形成囊壁。采用溶剂蒸发或溶剂萃取技术制备微胶囊可以在水相中或者油相进 7 第一章前言 行。 1 3 微胶囊在纺织上的应用 微胶囊技术在纺织上的应用起步较晚，八十年代后期日本首先采用微胶囊技 术，研制出各功能纤维及织物，将带有香味、抗菌消毒等功能的微胶囊用于纺织 中 3 0 1 。近几年，国内也相继开始了这方面的研究工作，随着人们对微胶囊具有的 独特的、无可比拟的缓释性及隔离性功能的进一步了解，对此的研究也越来越深 入。 1 3 1 微胶囊在纺织品印花工艺中的应用 在纺织品生产中为了开发新产品，在传统的印花工艺基础上已经开发出多种 使用微胶囊技术的印花工艺，如热敏变色印花、多色多点印花、转移印花、物理 发泡印花、静电印花、香味印花、驱虫印花等。下面介绍一下转移印花、香味印 花以及物理发泡印花： ( 1 ) 转移印花删 纺织品加工中使用的转移印花，通常是用于有明确玻璃化温度的合成纤维织 物上，如涤纶。将染料微胶囊构成的图案印在转移纸上，再将纸放在织物上施以 压力使微胶囊破裂释放出染料，附着在织物上。这种方法与传统的热转移印花相 比，最大的优点在于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。 ( 2 ) 香味印花 在印花色浆中加入香精印制出有香味的织物，不仅使人在视觉上获得美的 享受，而且在嗅觉上得到愉快的满足。因香精中含有的有机物成分为易挥发性物 质，所以在使用和存储期间，会挥发散失。为保护香精免受外界环境因素的影响， 并延长其释香时间，最好把香精胶囊化。将香精微胶囊加入到涂料印花色浆中一 起使用，使微胶囊直接渗透到织物内部，加上粘合剂的作用，可以使微胶囊固着 在纤维表面，提高其耐久性。 ( 3 ) 物理发泡印花 物理发泡微胶囊是一种具有热塑性致密外壳，内含低沸点溶剂的微胶囊，其 平均粒径为1 0 3 0 哪。将其混入涂料印花浆中，印花后再适当高温处理( 1 1 0 1 4 0 8 。 第一章前言 ) ，胶囊内部溶剂气化，产生足够的压力，促使塑性化的壁壳膨胀，使其直径 扩大到原来的3 5 倍，并在冷却至室温后仍然保持发泡后的状态，可获得立体感 强并具有美学效果的印花制品。 1 3 2 微胶囊在纺织品染色中的应用 染料微胶囊的非水系染色法，目前仍处于试验阶段，尚未大规模推广。但作 为非水系染色的一种改进工艺，它的发展前景是广阔的。采用不以水为介质的非 水系染色法，既可以减少染色加工中的耗水量，也可以减轻染色废水处理的负担。 使用染料微胶囊的非水系染色法是在气相染色法、磁力作用染色法及静电染色法 基础上发展起来的。下面介绍两种非水系染色法： ( 1 ) 利用磁场作用的染料微胶囊非水系染色法 这是一种日本公布的专利技术，首先利用磁场对含有铁磁性微粒的染料微胶 囊的吸引作用，将微胶囊吸附在织物表面，然后在高温作用下使染料受热升华气 化，并从微胶囊中逸出扩散和深入到织物纤维内部，最后在外磁场作用下，把含 有铁磁性粒子的微胶囊壳体残留物从织物表面去除。 ( 2 ) 利用静电场作用的染料微胶囊非水系染色法 如果染料微胶囊中不含有铁磁性粉末，而是含有高介电常数溶剂，或设法使 染料微胶囊表面带有电荷，则可以靠静电场的作用使染料微胶囊吸附到织物上， 微胶囊受热后，染料即可升华逸出微胶囊而上染。 1 4 染料微胶囊概况 染料微胶囊是指芯材为染料的微胶囊，即目的物为染料的微胶囊就是染料微 胶囊。上世纪7 0 年代初，日本m a t s u i s h i k i s o 化学公司发现，分散染料最适合微 胶囊化，因为它们不溶于水，较容易分散在水中用水溶性壁材包裹口引。分散染料 微胶囊就是利用微胶囊技术，将分散染料包裹起来，达到芯材与外界环境隔开， 使其免受外界的温度、氧气、紫外线等因素影响，加热到一定温度后，囊壁破裂 达到热敏释放的目的。其就是利用了微胶囊的目标选择性、缓释性及保护活性物 质等特性。采用染料微胶囊技术可以有效地解决纺织印染存在的很多问题，可以 降低成本，提高染料利用率，还有利于废水净化。微胶囊化的染料还具有改进染 料表面性能和极性，增加颜料粒子的表面光泽和分散性的性质，提高染料耐光、 9 。 薯季天学 蹦龇翱懈瓤 第一章前言 耐气候牢度，使染料具有防尘性。使用未胶囊化的染料进行染色，染料在使用过 程中流失，会产生大量有色废水。染色废水是一种色度较高，浓度较大的有机废 水，对环境的污染十分严重，排放量又很大，属于较难处理的工业废水。如果将 染料微胶囊化不仅可以提高染料利用率，而且残留的染料微胶囊比染料更易分 离，有利于废水净化。对于纺织工业中严重危害生态环境的印染行业来说，染料 微胶囊极具吸引力。 1 4 1 染料微胶囊简介 染料微胶囊的颗粒一般在l 2 0 0 岬之间，有单芯、多芯和复合型三种，它的 壁膜厚薄因工艺要求而异。内芯可以只含一种染料，也可以含不同的染料，如分 散、酸性、阳离子染料等，能对各种不同的纤维进行选择上色。内芯仅含一种染 料和一层囊膜的为单芯型；由多种染料包在一个囊体中，每种染料各被囊膜包覆 构成一个小囊体的称为多芯型：由多层囊膜构成的复合微胶囊为复合型。如图卜3 所示： 镬眵国 单芯越多芯型笈合型 图卜3 染料微胶囊的结构示意图 1 4 2 染料微胶囊的特点b 5 1 目前，纺织印染行业仍面临着各种问题，微胶囊技术可以有效地克服和解决 其中的某些问题。 ( 1 ) 纺织工业中危害生态环境最严重的就是印染生产工业，大量的染色废水 将会对水质和环境造成严重的危害。将染料微胶囊化不仅可以提高染料利用率， 而且残留的染料微胶囊比染料更易分离，有利于废水净化。 ( 2 ) 将染料制成微胶囊可以克服所用染料必须在织物熔点之下即能升华这 一困难，同时可以扩大染色印花的花型范围。在染色方面应用微胶囊技术还可以 解决令人头痛的泳移现象。 ( 3 ) 用常规方法对织物进行染色，由于染料颗粒的凝聚，在染色织物上形成 1 0 雾季天学 咖n 朋眦，f 第一章前言 色斑，这在很大程度上影响了产品的价值。将染料微胶囊后与印花浆隔开，避免 了相互作用。 1 4 3 染料微胶囊的制备方法t 蛔堋 一般来说，液体芯材胶囊化后呈球形，固体芯材胶囊化后呈不规则形状。染 料微固体结晶，胶囊化后呈不规则形状，在某些情况下其应用受到限制，因为不 规则的微胶囊的缓释性较难控制。染料微胶囊生产工艺中，胶囊壁材和合成路线 的选择很重要。 通常选用的壁材有明胶、果胶、琼脂、甲基纤维素、聚丙烯酸、马来酸等高 分子物质。适用于染料微胶囊的制备方法有界面聚合法、相分离法、干燥浴法、 喷雾干燥法、囊心交换法、空气悬浮法、真空蒸发沉积法等。 ( 1 ) 界面聚合法：利用水溶性和油溶性两种多官能度的单体在界面发生缩聚 反应而得。可制得含水性微胶囊和含油性微胶囊。如制作含油性微胶囊，先把油 溶性单体a 溶解于油性溶剂中，最后分散于水相中，使之成为非常细小的液滴。 在将水溶性单体b 加到水相中。单体和单体在界面发生聚合反应，形成微胶囊。 ( 2 ) 水相分离法：这种方法包括单凝聚和复凝聚。用得最多的复相凝聚法是 采用两种带不同电荷的胶体水溶液混合时产生相分离而制得微胶囊。常用的有阿 拉伯胶和明胶。 ( 3 ) 油相分离法：把壁材聚合物溶解于溶剂中，芯材与它们不互溶，把芯材 乳化在其中，以颗粒状存在，然后加入可混溶的聚合物沉淀，包围住芯材，形成 囊壁。 ( 4 ) 干燥浴法：将壁材与芯材的混合物以液滴状态分散到介质中，然后急速 除去挥发性分散介质，形成了壁囊，再通过加热、减压、搅拌、溶剂萃取或冷却 的手段将壁材中的溶剂除去。 ( 5 ) 空气悬浮成膜法：此法可对固体物质微胶囊化，将分散