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香味整理--功能纺织品

来源:发布时间:2021-05-03

第一节 概述

近年来,人们对森林浴、芳香治疗法、植物杀菌素等芳香植物精油的医疗效果日益关注。随着对香味研究的深入,人们发现香味有舒缓紧张情绪、解除压力和催人兴奋等作用(一些芳香药物的药理和情感作用见表1和表2)。于是,纺织品生产研究人员为使织物适应人们的需要,开发了各种具有香味功能的纺织产品。

利用具有芳香味的植物治病已有很长的历史了,古埃及人在数千年前制作木乃伊就是在尸体内脏中放入特制的香料。在中医学等传统医学中,芳香植物都被大量使用。在我国医药宝库中芳香疗法是一颗璀璨的明珠。早在段商甲骨文中就有熏燎、艾蒸和酿制香酒的记载。到周代已有佩带香囊、沐浴兰汤的习俗。魏晋时,芳香疗法已成风气, 通过燃烧艾叶,素心兰、沉香、玫瑰等芳香植物以驱逐秽气,杀虫灭菌。隋唐时期李询的《海药本草》收集芳香药物已达50余种,成为第一本芳香药的专集。宋代,芳香疗法曾达到了鼎盛时期,出现了专事海外运输贸易芳香药的“香舫”,出现了许多芳香疗法专集。著名的方剂如安息香丸、沉香降气汤、龙脑饮子等都出现于此时期。明代李时珍的《本草纲目》更是广搜博采,收录芳香药近百种,分别在芳香、香木两类中详加考证和阐述。在清官医药档案中与此相关的香疗记载更是丰富多彩。因此,芳香疗法在我国确实是历史悠久。

              表1 芳香药物及其功效

功效

芳香药物

 

镇静作用

杜松、香草、丁香、熏衣草、牛膝草、薄荷、洋葱、牛至、迷迭香、鼠尾草、松节油、大蒜、春黄菊

镇咳去痰

迷迭香、牛至、百里香、大茴香、牛膝草、洋葱、海水草

杀菌作用

大蒜、春黄菊、熏衣草

止泻作用

杜松、香草、姜、丁香、熏衣草、薄荷、肉豆蔻、洋葱、桔、迷迭香、檀香、鼠尾草、百里香、大蒜、春黄菊、肉桂、柠檬

防治感冒

熏衣草、牛膝草、薄荷、洋葱、迷迭香、鼠尾草、百里              香、大蒜、春黄菊、肉桂、水杉、柠檬、桉树

促进食欲

小茴香、姜、牛至、大蒜、春黄菊、葛缕子、鼠尾草、                 百里香、龙蒿

催眠作用

罗勒、春黄菊、熏衣草、牛膝草、桔、灯花油、茉莉

        

表2  芳香药物的情感镇静作用

情感

具有镇静作用芳香药物

不安

悲叹

刺激

愤怒

优柔

过敏

多疑

紧张

忧郁

 

癔病

偏狂

急燥

冷淡

安息香、香柠檬、春黄菊、玫瑰、肉豆蔻、丁香、茉莉

海索草、牛膝草、玫瑰

樟脑、滇荆芥油、橙花

春黄菊、滇荆芥油、玫瑰、衣兰

罗勒、柏木、薄荷、广藿香

春黄菊、茉莉、滇荆、芥油

薰衣草

樟脑、柏木、香叶、茉莉、滇荆芥油、薰衣草、牛膝草、橙花、檀香、依兰依兰

罗勒、香柠檬、春黄菊、香叶、茉莉、薰衣草、橙花,薄荷、广藿香、玫瑰、荆香油、依兰

春黄菊、鼠尾草、牛膝草、滇荆芥油、薰衣草、橙花、茉莉

罗勒、鼠尾草、茉莉、杜松子

春黄菊、樟脑、柏木油、薰衣草、牛膝草

茉莉、杜松子、广藿香、迷迭香

 

纺织品芳香疗法的良好媒介。古代人们为使衣物上带有香味,一般是把芳香植物的叶、花等与衣物放在一起,使香味挥发渗入衣物纤维的孔隙,达到留香的目的。后来有了香水,香粉等,就把这些洒在衣物上,或用含有香水的溶液浸渍衣物,把香精粘附在纺织品上。但这些方法得到的加香纺织品,留香的时间都很短,水洗后香味就会消失,其原因是由于香精中含有的有机成分复杂并且化学性质极不稳定,如桂花香味型的香精就是由紫罗兰酮、甲基紫罗兰酮等19种原料按一定比例配制而成的,在使用和贮存期间易挥发散失或分解变质。所以,对香精的控制和延长香味在衣物上的存有时间就成了研究开发的重点问题。

经过多年的研究发现,香精微胶囊是解决这一问题有效的途径。它可以使香味较长时间留在织物上,并减少外界因素的影响。芳香药剂大多是易挥发物质,在胶囊化过程中,很重要的一点是,如何确保有效成分充分被包覆、如何避免不环保物质。以及芳香微胶囊不影响纤维和织物的服用性能。因此,开发芳疗纺织品有许多特殊的技术困难。   

香料微胶囊最需用的应用方式是香味印花,即采用香料微胶囊与有色的印花涂料浆进行均匀混溶并借助涂料中粘合剂的作用固着在织物上。当人们在穿脱香味衣服时或人多拥挤处时,衣料上的香味便会弥漫开来,香飘四逸,令人心旷神怡。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. 在织物加工过程中,还可以把芳香整理与提高美学效果结合起来,如将香气与涂料印花花案相配。芳香整理也可与衣物的功能相结合,如袜子、内衣等产品既可用抗菌除臭香精,又可用美肤香精。床上用品可用镇静安神的香精,工作服上可用提神醒脑香精,也可结合驱虫、驱蚊等作用制成防护性服装。香味织物广泛应用于服装、床单、手帕、袜子、围巾等多种纺织品。

第二节 香精微胶囊及其制备

微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆使形成微小粒子的技术。得到的微小粒子叫微胶囊。一般粒子大小在微米或毫米范围,把包在微胶囊内部的物质称为囊芯,囊芯可以是固体,也可以是液体或气体。微胶囊外部由成膜材料形成的包覆膜称为壁材。壁材通常是由天然的或合成的高分子材料形成,也可能是无机化合物。微胶囊技术的优势在于形成微胶囊时,囊芯材料被包覆而与外界环境隔离,囊芯材料的性质毫无影响地被保存下来,而在适当时机,壁材被坏时又将囊芯物质释放出来,这样给使用上带来许多方便。

香精微胶囊一般分为两种类型:第一类是开孔型香精微胶囊。理想的这种微胶囊是壁壳上有许多微型小孔,当气温升高或穿着时体温作用使微孔被扩大,使香精因受热而加速释放出来。反之,在人们不穿着这种香味服装时,如在家存放过程中,由于温度变低而导致微孔收缩或紧闭,香精释放速度变缓。但事实上这种开孔型香精微胶囊囊壁上的微孔是通常不随温度变化而明显变化,并且由于开孔较大,这种微胶囊难以具有较好的耐久性。其代表性制备工艺有:一是在室温下把一定浓度的非水溶性香精溶液加入到20%浓度的淀粉水溶液中,经过充分搅拌混合,然后喷雾冷冻干燥成片状固体,再用球磨机将其粉碎成100目左右的微胶囊颗粒。二是环糊精法,环糊精(cyclodextrins)简称CDs,是由淀粉通过环糊精葡萄糖基转移酶降解而生成的含有6、7、8个甚至更多葡萄糖单元,彼此间通过α-1,4葡萄糖苷键连接而成的环状低聚糖。经X-射线衍射和核磁共振研究证明,环糊精的立体结构是上狭下宽、两端开口的环状中空圆筒形。具体制备方法是把一定量的液体香精加入到环糊精水溶液中,用络合包埋法把香精分子吸附到环糊精空腔中,然后喷雾干燥,所得的固体颗粒是多个环糊精包覆形成微胶囊集合体。由于这种微胶囊包合物与织物之间的亲和力很弱,需要使用粘合剂来把包合物粘附在纺织品上,一般是使用涂层或印花的方法把环糊精-香精包合物处理到纺织品上。

第二类是封闭型香精微胶囊。壁壳上不含微孔,只有当人们穿着时与外界接触摩擦时,使囊壁破裂才释放出香味,这种封闭型香精微胶囊通常采用明胶—阿拉伯树胶体系的复合凝聚法制备。制得的微胶囊如经过固化处理则得到壁膜坚硬的封闭型香精微胶囊,若不经过固化处理直接干燥,得到的香精微胶囊不仅是开孔型的,而且可溶于温水,明胶壁膜溶化而放出香精。封闭型香味微胶囊也可用原位聚合法制备,利用尿素—甲醛或密胺—甲醛预缩体在香精液滴周围形成封闭性良好的脲醛树脂或密胺树脂壁膜。这种香味整理剂是目前市场销售的主要产品,它具有保香期长等优点。制备封闭型香味微胶囊各种方法,从大的方面分:应用化学方法、物理化学方法、物理和机械方法制备微胶囊。下面对这类封闭型微胶囊制备方法逐步介绍。

应用化学方法制备微胶囊

1 界面聚合法

利用界面缩合反应合成高分子聚合物的方法是50年代末美国杜邦(Du Pont)公司发明的。首先被应用于制备聚酰胺材料上,目前已广泛应用于聚酯、聚酰胺、聚胺酯等高分子材料的合成上。界面缩聚反应的特点是:两种含有双(多)官能团的单体,分别

 

溶解在不相混溶的两种溶液中,缩合反应的单体在界面上接触,几分钟即形成缩聚产物的薄膜或皮层。在向上抽拉这种薄膜或纤维时,可以得到连续的薄膜或长丝,而缩聚反应则在界面上不断进行,直到单体完全耗尽为止。

利用这种方法既可制备含水溶性囊芯的微胶囊,也可以制备含油溶性囊芯的微胶囊。在分散过程中,要根据芯材的溶解性能选择水相与有机相的比例。一般把数量少的作为分散相,数量多的作为连续相。水溶性囊芯时形成油包水型乳液,而疏水性囊芯分散时形成水包油型乳液。为使所得分散体系均匀稳定,通常在水-有机相体系中加入乳化剂并充分搅拌。

一般在反应前,先把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溶剂中。然后,把两种不相溶的溶液加入乳化剂并充分搅拌以形成水包油或油包水乳液。两种聚合反应单体分别从两相内部向乳化液滴的界面移动,并迅速在相界面上发生反应生成聚合物将囊芯包覆形成微胶囊。

界面聚合反应的技术特点是:两种反应单体分别存在于乳液中两个不相混溶的分散相和连续相中,而聚合反应是在相界面上发生的。这种制备微胶囊的方法简单、方便,反应速度快,效果好,不需要昂贵复杂的设备,可以在常温下进行,避免了由于要求严格控制温度给操作带来的困难。

利用界面聚合反应制备微胶囊的生产工艺,既可以间歇式生产,也可以是连续式生产。

(1) 间歇式生产   首先把囊芯及溶于分散相的单体A溶于分散相溶剂中,然后把分散相溶剂与连续相溶剂混合,在乳化及和机械搅拌作用下形成乳状分散体系。在这种条件下容易控制得到所需大小的分散液滴。然后在乳化体系中加入溶于连续相溶剂的另一种单体B。此时降低搅拌速度有利于微胶囊的形成。最后把得到的微胶囊过滤、洗涤、干燥。

(2) 连续式生产   与间歇操作不同,反应体系是处于连续运动中的,把含有分散相与单体A的分散体系连续地加到连续相溶剂中,并与不断加入的连续相中的单体B反应。生成微胶囊。过滤、洗涤、干燥。

如果反应单体中含有三个以上的官能团,缩聚反应得到的微胶囊将含有交联结构。交联度越大,壁膜的强度显著提高,对溶剂和小分子化学物质的过滤性越低,囊芯溶液向外扩散速度也明显降低。这种微胶囊具有密封性好的特点。

界面聚合法制备微胶囊存在的不足:首先,这种方法制备的微胶囊,不可避免地夹杂着一些未反应的单体。而这些单体有些是有毒的。其次,由于单体和囊芯发生副反应,会造成囊芯性能破坏或失去生物活性。另外,界面聚合形成的壁膜,一般可透性较高,不适合包覆要求密封的芯材。因为用到大量的有机溶剂,生产成本较高。

2  原位聚合法

原位聚合法中的单体和催化剂全部位于囊芯液滴的内部和外部,而且要求单体是可溶的,而生成的聚合物是不溶的,聚合物沉积在囊芯表面并包覆形成微胶囊。

许多高分子合成反应,如均聚、共聚和缩聚都可用于原位聚合法制备微胶囊。

均聚反应是指由一种单体加成聚合形成高分子均聚物的反应。反应可表示为:

      nA = -[- A -]-n             式中:A为单体;

所使用的单体包括气态的、液态水溶性的和液态油溶性的。当均聚反应产物的相对分子质量超过一定值时,就不能溶于原来的溶剂中了。

共聚反应是指由两种以上单体加成聚合形成高分子共聚物的反应。反应可表示为:

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

根据产生的共聚物分子中单体链节排列情况,分为有规共聚和无规共聚。有规共聚(嵌段共聚,接枝共聚)可发挥两种单体的不同优点,更能适合生产实际的需要。

缩聚发应是由一种多官能团的单体或其低聚合度的预缩体,自身缩合形成的高分子缩聚物。

原位聚合反应可以在水、有机溶剂或气态的介质中进行。

以水为介质的原位聚合反应,在用油溶性单体进行原位聚合时,单体是溶解在囊芯溶液中的。当使用水溶性单体或水溶性预缩体作形成高聚物的原料时 ,也是首先将油溶性囊芯分散到水中,通过搅拌形成均匀并且大小附和要求的分散油滴。如果使用水溶性单体,则先要加入加聚反应的引发剂使其包覆在油滴表面,然后再向水中加入单体进行反应;使用水溶性预缩体时,而要加入酸、碱作反应催化剂,并把预先制好的预缩体加入水中。

有机溶剂为介质的原位聚合反应,在反应前,先把水溶液或固体囊芯分散在有机溶剂中呈细微分散状态,并把催化剂(聚合反应引发剂)分散包覆在分散相界面上,以保证聚合反应在界面进行,然后在有机介质中加入反应单体。单体可以是气体状态,也可以是液体状态。为了保证生成的高聚物是不溶性的,并能沉积在分散相界面上形成微胶囊,要根据不同的的单体选择合适的有机溶剂。

气态介质中的原位聚合反应,把囊芯、催化剂和单体混合成气溶胶状态,使单体发生聚合并在囊芯表面凝聚,也可形成微胶囊。气态介质中的原位聚合反应速度较快,包覆率也高,但需要专门的设备。

与其它方法相比,原位聚合法实际生产中应用较少。

锐孔-凝固浴法

顾名思义,锐孔-凝固浴法是利用锐孔装置和凝固浴制备微胶囊的方法。采用锐孔-凝固浴法可把成膜材料包覆囊芯的过程与壁材固化过程分开进行,有利于控制微胶囊的大小、壁膜的厚度。许多微胶囊是采用这种方法制备的。      

 

 

二、 物理化学方法制备微胶囊

物理化学方法制备微胶囊技术包括水相分离法(复合凝聚法和简单凝聚法)、油相分离法、干燥分离法、熔化分散凝聚法、粉末床法等。这些技术的共同特点是改变条件使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来,并将囊芯包覆形成微胶囊。

1 复合凝聚法是应用高分子物理化学原理制备微胶囊的技术。从高分子电解质的基础知识中得知,氨基酸或蛋白质是分子中同时含有可酸式电离和碱式电离基团的两性离子电解质。当某一PH值下,它们的两种基团电离程度相等,而整个分子以偶极离子(或内盐)形式存在。把这时的溶液PH值称为它的等电点(PEI )。当溶液中PH值高于等电点时,氨基酸或蛋白质以酸式电离为主,分子带有负电荷,在电场中向正极运动;而

 

在溶液PH值低于等电点时,它以碱式电离为主,分子带正电荷,在电场中向负极运动。明胶是一种水溶性蛋白质,是一种典型的两性高分子电解质,在其等电点以上的溶液中,以带负电的粒子形式存在,而在等电点以下溶液中,以带正电的粒子形式存在。阿拉伯树胶是由多种单糖缩聚形成的聚合物,除在特低的PH之下(PH<3)外,在水中的阿拉伯树胶分子总是带有负电荷。当PH值在明胶等电点以上时将明胶与阿拉伯树胶水溶液混合均匀,因此时明胶与阿拉伯胶粒子均带有负电荷,不会发生相互吸引的凝聚作用。当把混合液PH值调节到明胶等电点以下时,明胶离子变成带有正电荷粒子与带有负电荷的阿拉伯树胶粒子相互吸引发生电性中和而凝聚,并对分散在溶液中的香精囊芯进行包覆形成微胶囊。

实验表明,明胶———阿拉伯树胶混合胶体溶液若获得凝聚相,必须做到如下四点:

①配制胶体混合液时,明胶、阿拉伯树胶的浓度不能过高,一般两种胶体溶液浓度均在3%以下时,得到凝胶产率较高。

②保持适宜的PH值是保证带正、负电荷的高分子电解质产生凝聚的必要条件。不同方法处理制得的明胶等电点一般在PH =4~9之间变化,在使用前应对明胶的来源及等电点有所了解,而PH值在4.0~4.5之间即可保证明胶在溶液中成为带正电荷的粒子,而阿拉伯树胶在这种PH值时仍为带负电荷粒子。

③通常明胶溶液的胶凝点在0~5℃,为使明胶没有单独形成凝胶析出,反应体系温度应保持在40℃左右,以保证复合凝聚相的产生。

④为了防止无机盐起盐效应作用,使相分离受到影响,要注意反应体系中无机盐含量要低。

具体制备工艺为:把4%以下浓度的明胶水溶液和同浓度的阿拉伯树胶水溶液以1:1质量比例混合,并保持溶液温度在40℃,PH =7,此时得到一种均匀的单相溶胶。把油性香精囊芯在搅拌条件下加入,在保持40℃的条件下,搅拌并滴加10%浓度的醋酸溶液直至混合体系的PH值为4.0,此时胶液粘度逐渐增强,变为不透明并发生相分离,形成一个由20%浓度左右的明胶———阿拉伯树胶组成的凝聚相和一个胶体浓度低于0.5%的液体连续相。使原水包油两相体系转变为囊芯油相,凝聚相和溶剂连续相三相体系,冷却至0~5℃,加入10%NaOH至PH =9~11,加37%的甲醛,搅拌10min,然后升温至50℃进行固化处理,过滤干燥即得到微胶囊产品。

由于在固化处理之前的凝胶与溶胶的互相转化其过程是可逆的,因此发生凝聚相分离之后,如果产生的微胶囊粒子大小不令人满意,还可以加碱使PH值再次升高,使凝胶再溶解,通过搅拌使香精油性囊芯再次分散,直至达到符合要求时,再滴加醋酸的办法使PH值降至4.0左右,再次引发凝聚相分离,利用反复调节PH值办法控制粒子大小是PH值调节法的优点。利用明胶———阿拉伯树胶复合凝聚法制备微胶囊具有材料易购、原料无毒、易生物降解、使用简便等优点,只是阿拉伯树胶价格较贵,使微胶囊生产成本高些,使用替代原料成为可能。如采用扩散剂NNO(亚甲基双萘磺酸钠),与明胶进行复合凝聚制备微胶囊,除它之外还可使用的阴离子高分子电解质,如海藻酸纳、琼脂、羧甲基纤维素纳(CMC)等。采用这些原料代替阿拉伯树脂时,工艺上稍有变化,但基本原理是一致的,基本应用实例如下。

配方5%明胶80g,吐温-80 2g,香精(茉莉型)10mL,3%CMC 6g,10%Na2CO3(调节pH至9-10),3%合成龙胶6g,扩散剂NNO(50g/L)  25mL。10%HAc(调节pH至5~6),36%以上的HCHO 1.5mL。其方法为:将吐温-80加入明胶水溶液中,置于50℃左右的水浴内搅拌(3200~4 000rpm)5分钟,然后慢慢滴加香清(2-3秒1滴),完后再搅拌10分钟,加入CMC搅拌5分、滴加合成龙胶,充分搅拌5~10分钟,加入扩散剂NNO,然后在不断 搅拌下降温至10℃以下边搅边加甲醛,完后充分搅拌30分,再以每分钟5℃速度升温至40~50℃,使凝聚相固化,即制得。按上法制得的香味微胶囊直径5~10μ,pH5~6,含有效成份40%左右。

2  单凝聚法(简单凝聚法)是从水相分离的凝胶中只含有一种水溶性高分子。水溶性高分子可能是高分子电解质,也可能是高分子非电解质。无论是高分子电解质或高分子非电解质溶解在水中后,在高分子链周围会结合许多水分子形成水化层,使其稳定地分散在水中。如果向高分子溶液中加入能使水溶性高分子发生聚沉的物质,就会使高分子在水中变得不稳定浓缩而聚沉。这些物质包括水溶性高分子非溶剂、易溶于水的无机盐、酸碱及具有良好亲水性的高分子材料等。

3  油相分离法,水溶性固体或液体囊芯只能用有机溶剂把它们分散成油包水的乳液,再用油溶性壁材进行包覆形成微胶囊。因为壁材是溶于有机溶剂中的,要使其包覆囊芯,必须加入非溶剂使其发生相分离。所谓非溶剂是一种可溶解在溶剂介质中而具有使壁材不再溶解在溶剂介质中发生凝聚作用的溶剂。用这种方法制备微胶囊,必须控制好壁材高聚物在有机溶剂中的浓度、加入非溶剂的数量和温度。

实践证明,当壁材高聚物浓度较低时加入非溶剂时容易发生相分离,产生一个含壁材较多的聚合物凝聚相和一个含壁材较少的聚合物缺乏相。聚合物凝聚相是可以随意流动的,能够逐渐在囊芯周围形成包覆的液相。只有控制好反应条件,在体系中形成充分流动的聚合物凝聚相,并能使其稳定地环绕在囊芯微粒周围,才能很好地形成微胶囊。

油相分离法使用的非溶剂是小分子的有机溶剂或水,在一些特殊情况下也可以使用聚合物作非溶剂。

油相分离法制备微胶囊要消耗大量价格昂贵的有机溶剂。有机溶剂和非溶剂很难从壁膜中去除干净,因而不能得到完全干燥地产品。有些有机溶剂易燃易爆,存在不安全隐患。而且有毒性和环境污染问题,因此油相分离法在使用上受到一定限制。

4  干燥分离法(复相乳液法)

把壁材溶液或芯材的乳化体系以微滴状态分散到水、石蜡、豆油之类介质中,然后,通过加热、减压搅拌、溶剂萃取、冷却或冷冻等方式使壁材溶液中的溶剂逐渐去除,壁材从溶液中析出并将囊芯包覆形成囊壁。干燥分离法分水浴干燥法和油浴干燥法。

(1)水浴干燥法适合于形成水溶液囊芯的微胶囊。选择一种与水不相混溶的溶剂,一般要求沸点比水低的有机溶剂,把成膜聚合物溶解在这种溶剂中,然后把囊芯水溶液分散到聚合物溶液中,通过搅拌、加入表面活性剂等手段,形成油包水型(W/O)乳液。另外,单独制备一种含有保护胶体稳定剂的水溶液作为微胶囊化的介质溶液。在搅拌作用下将油包水乳液加到介质溶液中分散形成水包“油包水”[(W/O)/W]乳液的复相乳液。因在制备微胶囊过程中要形成复相乳液,这种方法又称复相乳液法。

(2)油相干燥法是用石蜡或豆油作分散介质,使O/W 乳液分散到其中得(O/W)O 型复相乳液,再用加热或冷却鼓风等方式使溶剂水蒸发去除并使水溶性壁材凝聚将囊芯包覆形成微胶囊。

相对而言,油相干燥法中的(O/W)/O 型复相乳液要比水浴干燥法中的(W/O)/W 型复相乳液稳定性好。

5  熔化分散冷凝法

这是利用蜡状物质在受热时独特性质来实现微胶囊化的一种方法。蜡状物质在常温为固态、疏水、热稳定,具有较低的软化点和熔点,受热时易熔化成液态并使囊芯分散在其中形成微粒,冷却后蜡状物质围绕囊芯形成壁膜产生微胶囊。形成微胶囊使用的介质可以是液态,也可以是气态的,此外还可用锐孔形成微胶囊。   

 

①在液态介质中形成微胶囊    其方法是把蜡状物质熔化并将囊芯分散到这种液态壁材中,然后把形成的分散的液滴加到低温惰性液态介质中,使壁材凝固并对囊芯进行包覆形成微胶囊。这种液态介质必须是对囊芯和壁材有高热稳定性和化学惰性的。使用这种方法的前提是囊芯、蜡状物质与液体分散介质彼此之间都是不相混溶的,而且在蜡状物质熔化状态的温度范围内都是稳定的。能否成为微胶囊,关键在于要使蜡状物质在囊芯表面充分润湿,能形成良好的包覆,不能出现囊芯与蜡状物质在冷却过程相互分离的情况。因此,在囊芯分散于液态蜡状物质的过程中要用表面活性剂作润湿分散剂,提高搅拌速度并控制好分散体系的温度和粘度。这是以水为分散介质的熔化分散法。还有以硅油为分散介质的熔化分散法。  

②在气态介质中形成微胶囊    利用加热使石蜡或硬化油脂形成微滴悬浮在空气中与囊芯接触形成包覆,然后任其自然地从空气中降下,过程中被冷却而固化形成表面不粘的干燥颗粒。这就是用空气为介质的熔化冷凝法的基本过程。既可以把囊芯先在熔化的蜡质材料中分散成细粒,再以喷雾形式加入到空气介质中,也可以把囊芯和固体蜡先分散成细粒再一同分散在热气流中,在蜡熔化后形成包覆并调整成球形液滴。

③使用锐孔装置熔化分散冷凝法    熔化分散冷凝法是利用蜡质材料受热熔化、遇冷凝固的特点来制备微胶囊的。如果使用锐孔装置就可以使囊芯在加热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,配合高效的冷凝条件就可以大大提高生产效率。目前已使用各种改进的锐孔装置进行连续化的大规模生产。 

               

    除以上这些方法外,利用物理和机械原理制备微胶囊的方法具有设备简单、成本低、易于推广、有利于大规模连续化生产等优点,药品、食品行业常用来准备微胶囊。具体方法有:锅包法、空气悬浮成膜法、喷雾干燥法、喷雾冷凝法等。

另外,制备微胶囊还有多孔离心法、旋转悬浮分离法、挤压法、静电结合法等等。

第三节.芳香纤维

芳香纤维属于性能经过改进的一种新型纤维,科研员把不同类型的香料和纺丝原料共混熔融纺丝,将香料分子熔化在超细的纤维内部,使纤维具有久洗不褪的天然芬芳。用这种纤维织出的内衣可使香味散布在人体各个部位。最近几年来芳香纺织品市场前景非常看好,芳香纤维也从开发到应用,很快就取得了成功。目前,芳香纤维主要制备的方法有共混法、复合纺丝法等。

1  共混法

共混法实施比较方便,但要求香精具有较高的沸点,一般是将耐高温香精先与载体共混造粒,得到较高含香浓度的香母粒,再将此种香母粒以一定比例与切片共混纺丝。由于香精包含其中,纤维的香气持久性较好。另一方面,用香母粒纺丝如同色母粒纺丝一样简单,预期此方法有很好的前景。

共混纺丝的优点不需要改动传统的纺丝设备,但是这类纤维所选用香精的香料成份的沸点都限定在250℃以上。这样,香料可选择范围大大缩小。而根据调香原则,每调配一种香型要由几种或几十种香料组成。再者,采用共混纺丝法生产芳香纤维时,如果将香料直接与切片共混,处理物料量比较大,香料损失比较严重,生产成本较高。

2  复合纺丝法

通过添加母粒进行复合纺丝,生产具有皮芯结构的芳香纤维、具有香气纯正 、耐洗涤、留香时间长等优异性能,缺点是纺丝设备复杂,生产成本较高。由于母粒中香料量较高,在制造、纺丝、应用过程要考虑对香料有保护、贮存和释放功能的母粒与不同切片的相容性,香料分子的稳定性及对纺丝红艺的影响等诸多因素,特别是香料分子的加入对纺丝的流变学性能的变化,将直接影响其纺丝过程和纤维性能。

开发复合型芳香纤维一般均选用熔点低且耐水解的聚合物作芯层,香料加在芯层中。香料与芯层共聚物结合牢度高,且基本不能透过纤维皮层,而是沿着纤维纵向从橫截面逸出,达到持久的芳香效。

第四节. 芳香织物后整理

一般微胶囊的壁材与纤维之间没有亲和力,整理过程中要加入交联剂才能与纤维结合,而香味剂是易挥发的,不能高温焙烘,所以要求使用低温固着剂。整理工艺可以采用浸轧法,印花法和浸渍法。目前市场的香味整理剂主要有JLSUN ®SCM , HerstTM  天大一N,大和等,现以4166全球赢家的信心(中国)有限公司和天津工业大学的香味整理工艺为例介绍以下。

1  SCM(4166全球赢家的信心(中国)有限公司)

香味整理剂SCM由4166全球赢家的信心(中国)有限公司生产,其产品性状和技术指标:全包囊型微胶囊香料,通过摩擦等方式释放香味。适用于棉、毛、丝、麻、化纤织物的香味整理。经香味微胶囊整理后的纺织品在使用过程中受到轻微的摩擦或挤压,会产生芳香的气味,在存放中可维持香为两年之久。在温水中性皂液中,建议采用家庭机洗,避免手搓洗涤,可机洗12次以上。香味整理剂SCM香味纯正、芬芳宜人、保香性强、留香持久、对人体无毒、对皮肤无刺激,无过敏反应,使用方便,工艺简单可行。香味整理剂SCM的外观为乳白色浆状液体,PH值为7,粒度小于1um,有效成分含量为40%,可分散于水。香味整理剂SCM的主要香型有熏衣草、古龙香、森林香、鲜花香、茉莉香、玫瑰香、青苹香、柠檬香等。

① 浸轧法(通常和柔软工艺同浴进行)

工艺配方:

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

        低温固着剂 SCJ-939       30-60g/L

        柔软剂SCG

化料操作:首先加入SCM,再加入等量的温水,搅拌成均匀的稀浆,然后搅拌加入其余的水,最后加入SCJ-939\SCG,搅匀。

工艺流程:织物→浸轧(轧液率70-80%)→烘干(80-100℃)→ 成品

②浸染后整理同步处理:可与柔软剂或抗静电剂同浴整理加工。

使用方法:1、浴比:1:10~20; 温度:30~40℃时间:30分钟
2、有机硅柔软剂SCG:1~3 %
3、微胶囊香型整理剂SCM:1~3%
③印花法

通过与涂料印花浆适当的比例相混合,可获得长效芳香宜人的香味。同时微胶囊香味型整理剂与各类印花浆料有较好的适应性。印刷时透网顺畅,不塞花版,印制效果好。
工艺配方(%):

           香味整理剂SCM                    5-10

            涂料色浆                        x

            低温粘合剂 SCP              15-20

            增稠剂FAG                       1-2 

化料操作:先在化料桶中配制好印浆,再搅拌加入SCM,搅拌均匀。

工艺流程:印花→烘干(50-100℃)→ 拉幅(100-120℃)→成品

第五节  国外香味纺织品的发展状况和应用前景

1 英国研制广谱香味微囊产品

英国L.J.Specialities研制出应用广泛的广谱香味微囊技术,包括科隆香水和水果味如苹果、桔子等新鲜气味制成的微胶囊,用于床单、毛巾和服装。还应用了特殊的,例如可乐、比萨饼等香味的微胶囊,添加于纺织品上。日常使用中的轻度磨损即能释出香味。微胶囊可同粘合剂做成分散体,应用浸轧或网印施加于棉织物上,能耐反复洗涤。通常要用柔软剂以改善手感。胶囊无色,可施加于有色织物上或印花图案上,且无不良影响。  

2美国开发“擦和嗅”香味女衫

美国R.T.Oodge公司研究开发出微胶囊化的“擦和嗅”(“SeratchandSniff”)短袖圆领衫和女用针织物,应用界面聚合技术制造胶囊。产品耐洗八至二十次,还可耐转笼烘燥。

3韩国研究香味疗效纺织品

韩国EldoradoInternational公司研究生产可放出花卉、水果、香草和香料等天然香味的新颖织物。织物染后用乳化的、含有天然香料、香精、香油的微胶囊附着于织物上。穿着者运动时使胶囊破裂、释放香味。该织物可耐洗并可贮存使用三至五年。此技术用于生产香味帘布、沙发布、垫子和被单以及一些玩具。厂家声称许多这类产品具有芳香疗效,如对失眠症患者的治疗有助。最常用的香料包括薄荷、柠檬、茉莉、松和桔。还生产了正常使用期间释放香料油的真丝领带;若加摩擦则会大量突发香味,其效果能持续一年半。还供应有释放香味以及某种抗菌效应的手套和短袜,可耐洗涤。 

4德国赫斯特国际公司开发出将香味织入服装的新技术

据海外媒体报道,赫斯特国际公司(Herst International)日前宣布,该公司开发出一种可以将香味纳米微胶囊织入服装的新技术。这种纳米微胶囊新技术可以将保湿剂、除臭剂、香料、维生素甚至微量营养元素编织到服装衣物里。使用新技术生产的服装经过重复机洗后仍可保留相关成分。当穿上这种衣服或走在涂有香味微胶囊的地毯上时,通过运动或摩擦这种微胶囊就会释放出新鲜的香味。赫斯特国际公司认为,这种将嗅觉感官带入服装的新工艺将给纺织业带来一场变革。

5 日本郡是公司推出具有瘦身效果的香味内衣

日本内衣生产商郡是公司日前宣布,将推出一系列内装咖啡因和香料等特殊物质的新款女式内衣和连裤袜。据称,该系列内衣具有瘦身效果。 郡是公司新推出的内衣系列品牌为VIFA,内含资生堂公司畅销润肤液Inicio Body Creator的主要成分。资生堂于去年4月份推出的Inicio Body Creator是该公司首款具有瘦身效果的化妆品。
郡是公司表示已开发出将咖啡因和葡萄柚、茴香、胡椒等香料附加在纺织品上的技术,这些香料在衣物漂洗多次后仍能保留下来。
资生堂公司认为,闻某些香料可以刺激交感神经系统,咖啡因对减少脂肪有效。而混合香料和咖啡因可以有利于燃烧脂肪。

6 香味纺织品的市场前景

香味纺织品具有广阔的市场前景。室内装饰品,如床单、被罩、窗帘、地毯、睡衣可以用熏衣草、天苎葵、春黄菊、牛膝草、肉桂等香味,有助于消除疲劳、提高睡眠质量。在办公环境里,可穿戴茉莉、玫瑰、香柠檬等香味服装,可以起到觉醒作用,提高工作效率。用香味微胶囊进行香味整理,工艺简单,可以减少香精挥发损失,使香味更持久, 粒径容易控制,使用方便,对人体无毒副作用,适用于芳香医疗保健纺织品。

目前,利用微胶囊进行香味印花,随着时间的推移已推展为“气息印花”,因为不只是单纯追求产生香味的效果。其中也包含着产生多种大自然的气息。如森林气息、松脂气息、豌豆花的气息等。这些气息的特点是与大自然气息相似的,令人产生身心愉快,回归大自然的感觉。

 

 

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