芳香纤维PPT课件.ppt

新型纺织材料 芳香纤维 张欣13108210003162 1 芳香纤维简介 芳香纤维生产的纺织品被誉为人类的 第二皮肤 它能为人们营造一个生活小气候 人们可根据自己的意愿来创造自己喜欢的环境 例如床单 被罩 窗帘 地毯 睡衣等 可以用薰衣草 天竺葵 春黄菊 牛膝草 罗勒 鼠尾草 金银花 茉莉 玫瑰 香柠檬 肉桂的芳香 这些芳香有助于消除疲劳 提高睡眠 缓解高血压 杀菌以及起到镇静 安神 觉醒等各种特殊作用 日本人在芳香产品的开发中最早提出了 森林浴 概念 研究发现形成森林浴特殊作用的原因在于林木散发出的清香中有一种萜烯类物质 它不仅能对人的生理产生某些镇静或兴奋作用 而且还具有杀灭或抑制细菌 霉菌等微生物的功效 甚至对人体具有某些药用功能 2 芳香纤维的制备 芳香纤维的制备原理及方法 所谓芳香纤维 是先将天然或合成的各种芳香剂制成香味母粒或微胶囊 采用浸渍 喷雾 共混纺丝 接枝纺丝等不同的方式 将其添加在纺丝溶液或熔体中 或附着在纤维上所制得的一种具有香味的功能性纤维 根据芳香纤维的附香加工工艺的不同 芳香纤维的制备方法主要有 以共混熔融纺丝法 复合纺丝法 微胶囊法和接枝法等 3 1 1共混熔融纺丝法 共混熔融纺丝法的原理 共混熔融纺丝法制备芳香型纤维 是把不同类型的香料与纺丝原料做成香味母粒 然后再以一定比例混和切片共混熔融纺丝 将香料分子熔化在纤维内部 使纤维具有天然芬芳 共混熔融纺丝法所面临的问题 该法对香料的要求很高 一方面因熔融纺丝温度很高 一般超过200 要求香料有较高的耐热性 另一方面为了使香料能在常温下不断地挥发 逸出香味 要求其有较低的沸点 这种条件使得可供选择的能适应高温纺丝要求的高沸点 热稳定性好的香料十分有限 4 解决共混纺丝对香料要求高的办法 是选择纺丝温度较低的成纤聚合物和沸点较高的芳香剂进行共混纺丝 如2007年浙江纺织工业研究院采用共混纺丝法 将天然清凉油原料 桉叶油 薄荷 樟脑 桂皮油等与载体共混 制得含香浓度较高的母粒 再将其按一定比例与聚丙烯切片共混纺丝 得到清凉油型芳香聚丙烯纤维 该产品能有效地控制香味的释放 使香料的半衰期维持在半年以上 其工艺成熟并已实现产业化 5 1 2复合纺丝法 复合纺丝法通常采用芳香剂与熔点相对较低的聚合物混合后作为芯层 聚丙烯或聚酯作为皮层来制备芳香纤维 相比熔融纺丝的有点 由于芯层材料的纺丝温度相对较低 因此相对于共混熔融纺丝法 可选用沸点较低的芳香剂 而绝大多数天然香精中的主要成分都是由单萜或双萜化合物所构成 其沸点一般在150 190 从而使得纤维香型的选择有较大余地 6 另外 该类芳香纤维由于芳香剂被包络在纤维芯层 香气须以泳移的方式透过纤维皮层才能散发 香味的逸出速率受到控制 因此具有保香时间长 香味可随时间均衡持久散发的特点 日本帝人公司开发的 泰托纶GS 纤维 就是把从柏树提炼的香精混入聚酯中空纤维的芯部 制成皮芯结构的复合纤维服装穿着后能使环境充满自然气息 令人心旷神怡 犹如置身于森林之中 其香味散发可持续三年以上 7 1 3微胶囊法 微胶囊法制备芳香纤维 通常是先将天然植物精油或合成香料包裹在天然或合成高分子膜内 形成直径为1 1000 m微胶囊 再用适当的载体 粘合剂 通过浸渍或喷雾的方法将微胶囊附着到纤维上 经过焙烘等方法使之固着在纤维表面而制得 由于微胶囊的缓释性 因此使该类芳香纤维具有香味释放缓慢 可大大延长留香时间的特点 8 由于该法只是将微胶囊机械地附着在纤维表面 微胶囊很容易在织物受到洗涤 摩擦以及热作用时破裂或脱落 因而同时也具有保香寿命不长 耐洗性不理想等特点 9 微胶囊芳香纤维也可采用共混溶液纺丝法来制备 如我们在实验室采用包络法制备了以 环糊精为壁材 茉莉香精为芯材 皮芯比为10 3 环糊精的质量分数为15 包结温度为45 的茉莉香型微胶囊 并采用与纤维素溶液共混纺丝的方法 在常规化纤湿法成形条件下 初步探讨了以微胶囊共混溶液制备纤维素芳香纤维的可行性 所获样品经测试 微胶囊包覆良好 颗粒均匀 粒度为10 15 m 图1 纤维样品的纤度为3 19dtex 断面呈不规则圆形 图2 具有可纺性 10 但由于混法纺丝工艺复杂 流程长 芳香剂须耐受的化学环境比较恶劣 纤维成形时纺丝液中有相当部分芳香剂会进入凝固浴而难以回收 在后道洗涤和定型 干燥等工序中芳香剂易损失 使生产成本升高 因此采用该法制备芳香纤维还有许多困难 11 1 4接枝法 目前 一种新型的制备芳香纤维的方法 接枝储香法已得到重视与开发 它是将环糊精接枝到纤维上 利用环糊精的 香栖 作用 7 使纤维具有不断包合 释放香味的功能 所谓 香栖 效应 是将与环糊精相适应的香料分子储存在其空腔内 当香料分子使用完毕后 可以重新加载充填 以此永久保持纤维的芳香 在环糊精内储存的香精向外释放可借助于少量的潮气来实现 所以只要轻轻地呵一口气就可以使人感觉到香气的存在 在贴身穿着时 香气可借助人体皮肤表面的正常湿度即可释放 12 接枝法制造的芳香纤维的优点 这种新型接枝环糊精芳香纤维 由于可以充香 大大提高了纤维的留香时间 克服了其它芳香纤维香味随着释放时间的延长越来越淡 且不能重复使用的缺点 同时也解决了香气提前释放的问题 还可根据个人喜好选择不同的芳香物质作为客体分子 制备出香型多样的芳香纤维 目前 具有包合能力的接枝环糊精蚕丝芳香纤维已在实验室制备成功 首先以邻碘酰基苯甲酸为氧化剂合成6位环糊精单醛 然后在弱酸性的条件下将其还原氨化反应接枝到蚕丝纤维上 并用来包合芳香物质 获得的功能纤维具有良好的包合能力 包合芳香物质后得到的芳香纤维 能长久保持香味 13 环糊精 cyclodextrins CD 是由6个以上吡喃葡萄糖单元以 21 4型糖苷键相连的环状低聚糖化合物 根据葡萄糖单元数6 7 8可分为 2CD 2CD 2CD等 环糊精及其衍生物最显著的特征是具有一个环外亲水 环内疏水且有一定尺寸的立体手性空腔微环境 可以包络尺寸大小相宜的有机小分子 将环糊精接枝到蚕丝纤维上可引入其包合性能 与合适的小分子包合后可得到具有芳香或医疗保健等功能的纤维 但目前关于这方面的研究尚未见报道 2环糊精由于其易制备 价格低廉 并且空腔尺寸与芳香基团匹配 因此得到广泛的应用 14 图1 2环糊精的化学结构示意图 15 接枝 2环糊精蚕丝纤维的合成与反应机制 2环糊精单醛是一种重要的新型中间体化合物 由于其分子上存在着活泼的醛基 不仅可与羟胺 肼 脲等氨的衍生物反应 也可以与含氨基的大分子进行接枝反应 其机制为还原氨化反应 首先是醛基的亲核加成 但加成产物不稳定 随即失去1分子水 而生成具有 CHN 结构的产物 但产物仍不太稳定 在稀酸作用下可以水解成原来的醛 加入合适的还原剂以便得到具有 CH2 NH 结构的稳定的产物 16 2环糊精单醛是一种重要的新型中间体化合物 由于其分子上存在着活泼的醛基 不仅可与羟胺 肼 脲等氨的衍生物反应 也可以与含氨基的大分子进行接枝反应 7 其机制为还原氨化反应 首先是醛基的亲核加成 但加成产物不稳定 随即失去1分子水 而生成具有 CH N 结构的产物 但产物仍不太稳定 在稀酸作用下可以水解成原来的醛 加入合适的还原剂以便得到具有 CH2 NH 结构的稳定产物 17 蚕丝的理化性质主要取决于结晶区和非结晶区 结晶区主要由侧链较小的甘氨酸 丙氨酸 丝氨酸的残基组成 性质较稳定 在非结晶区主要由除甘氨酸 丙氨酸以外的侧链较大的氨基酸组成 如脯氨酸和酪氨酸等 它们的残基较大 由于蚕丝中的功能性氨基酸侧链有氨基存在 因此可以通过还原氨化反应交联环糊精单醛和蚕丝纤维 反应路线如图2所示 18 19 最佳接枝工艺综上所述 最佳的接枝工艺为 环糊精单醛与蚕丝纤维的质量比2 1 pH6 2 反应时间7d 在此最佳工艺条件下的接枝率为2 24 本实验采用IBX为氧化剂可在温和的条件下合成 2环糊精单醛 并用NaCNBH3作还原剂可在弱酸性介质中通过还原氨化反应将其接枝到蚕丝纤维上 制备出新型接枝 2环糊精蚕丝纤维 并探讨了反应机制 用FT2IR对其结构进行了表征 用UV2vis以酚酞做底物考察其包合能力 20 2 1芳香家用纺织品 芳香家纺产品体现着人们对自然与健康的渴望 是家纺产品未来的发展趋势 目前市场上芳香家纺产品品种越来越多样化 功能越来越体现了消费群体多样化的要求 床上用品如芦花被 玫瑰花被等 具有美肤保健的作用 含有松脂的蔺草席有防螨 美肤的功效 各种窗帘 壁挂 餐垫 靠垫 坐垫 枕头等与芳香型中草药结合后具有独特功效 21 芳香剂还可以和家用纺织品的色彩搭配 如紫色系列或淡色系列代表丁香 薰衣草 黄色和白色代表茉莉 菊花 绿色系代表荞麦皮 薄荷等 日本三菱人造丝公司开发的 库利比 65 芳香纤维 9 具有柏木的清香 可用作被褥 枕垫 床垫的絮棉等家纺产品 中空纤维内部混入以熏衣草类香精为主的天然香精 香味纯正 有安神作用 对睡眠具有良好的促进效果 药物的情感镇定作图2Leica偏光显微镜下芳香纤维断面 400倍 22 2 2芳香医疗保健纺织品 芳香医疗保健纺织品 是将芳香疗法的研究成果应用于纺织品而开发出来的一种功能性服装材料 芳香疗法是利用植物精油产生的挥发性气味物质 对人体脑神经系统产生促进或抑制 从而改变人体心理与生理感受 达到医疗目的的一种新型治疗方法 研究表明 来自于服装的香气被呼吸道粘膜吸收到体内后可促进人体免疫蛋白的增加 提高人体抵抗力等 还可根据人体穴位设计制作适合不同人群的保健产品 使之能更好地发挥药效 23 2 3芳香服装 将香味 穿 在身上是消费者获取愉悦情绪的途径之一 来自于服装上的芳香气味 有助于消除和缓解人们在处于紧张状态或受到惊吓时产生的压力和恐慌情绪 因此含香服装成为目前服装功能化发展的新方向 如韩国宜家服装公司开发了一种具有熏衣草香味的便服和礼服 在穿脱这种衣服或人多拥挤时 香味便会弥漫开来 香味飘逸 尊贵时尚 美国费城大学心理学副教授JohnPierceetal正在研制一种具有遮掩臭味功效的新型芳香纤维 12 并将其运用到运动服装上 使运动者在运动时体验到 香汗淋漓 的感觉 可起到增强运动效果和提高运动成绩的功效 24 3结语 综上所述 无论从增加纺织品功能性 提高其实用价值的应用层面 还是从增加市场营销手段 提高其经济效益的角度来看 芳香型纺织品的开发与利用 都具有广阔的开发前景与市场价值 在当今的 眼球经济 时代 嗅觉刺激有望成为新的促销手段 这无疑为芳香纺织品的广阔应用与畅销提供了新的活力 从目前的消费趋势看 单一芳香功能的纺织品已经不能满足市场需求 将其与抗静电 远红外 负离子 阻燃 防紫外等功能复合化 已逐渐成为近年来纺织产品开发的趋势 25 1 朱正华 朱良均 闵思佳 等 蚕丝蛋白纤维改性研究进展 J 纺织学报 2002 23 6 83 86 2 陈春花 朱良均 邹凤竹 蚕丝 壳聚糖共混膜性能测定及制备配方探讨 J 蚕业科学 2007 33 1 79 84 3 白秀娥 陈国强 无引发剂接枝聚合对蚕丝蛋白纤维性能的影响 J 蚕业科学 2002 28 4 349 351 4 MartinEM ValleD Cyclodextrinsandtheiruses areview J ProgressBiochemistry 2004 39 1033 1046 5 童林荟 环糊精化学 基础与应用 M 北京 科学出版社 2001 6 MichaelJC JeffreyBH Christ