发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足,提供一种含有蛋白质纤维、香精微胶囊的的具有皮肤护理功能的新型面料及其制备方法。该面料能释放18种丝蛋白氨基酸和持久愉悦的香气,具有增强皮肤新陈代谢、防止血管硬化、延缓皮肤衰老过程的功效,并更能达到抗氧化、美肤、持久保湿的神奇功效,更特别添加了负离子以强化美肤效果,可调节肌肤细胞天然平衡,使肌肤更加柔顺、娇嫩。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种含有蛋白质纤维、香精微胶囊的的具有皮肤护理功能的新型面料,它由具有护肤功能的蛋白纤维抽成长丝纤维,与基料超细纤维混合织入面料而成,其上吸附有香精微胶囊。
所述香精微胶囊由相分离法制成,其工艺流程为:先将芯材乳化或分散在溶有壁材的连续相中,加入另一种物质或不良溶剂,使壁材溶解度降低而从连续相中分离出来,包裹在芯材物上形成微胶囊。
进一步地,在所述相分离法过程中对油溶性固体或液体进行胶囊化采用水相分离法,该水相分离法又分为单凝聚和复凝聚:单凝聚是以一种高分子材料为壁材,将芯材物质分散在壁材中,然后加入凝聚剂,由于水与凝聚剂结合,致使体系中壁材的溶解度降低而凝聚出来形成微胶囊;复凝聚是用两种具有相反电荷的高分子壁材,将芯材物分散在壁材的水溶液中,在pH值、温度改变的条件下,加入无机盐电解质的,使得相反电荷的高分子材料互相吸引、溶解度降低,自溶液中凝聚析出而形成微胶囊。
进一步地,在所述相分离法过程中对于水溶性或亲水性物质的微胶囊化采用有机相分离,它是在某一种聚合物的溶液中,加入一种对该聚合物为非溶媒的液体,引起相分离而将芯材物包裹成微胶囊。
所述香精微胶囊由聚合反应法制成,该聚合反应法分为界面聚合法和原位聚合反应法,其中界面反应法是是将芯材物乳化或分散在一个溶有壁材的连续相中,然后在芯材物的表面上通过单体聚合反应而形成微胶囊;原位聚合法是把单体、引发剂全部加入到分散相或连续相中,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,所以聚合反应在分散相芯材上发生,预聚体沉积在芯材物质的表面,最终形成固体的胶囊外壳。
所述香精微胶囊由机械方法制成,该方法采用离心、挤出、挤压和喷射过程机械地将壁材包裹在芯材物上而形成微胶囊,其工艺流程为:原液→旋风分离→粉雾干燥。
所述香精微胶囊由溶剂蒸发或溶液萃取法制成,其工艺流程为:首先是壁材被溶解在易挥发的有机溶剂中,芯材分散其内,然后该有机相被乳化到一个非溶剂高聚物的分散介质中,有机溶剂渗透过连续相蒸发,形成微胶囊。
进一步地,所述香精微胶囊的制备过程为:将一定量的β-环糊精加到乙醇的水溶液中,以8000~12000转速度均化4~6min,在搅拌条件下加入8%~12%的香精的乙醇溶液18~22ml,维持35~45℃搅拌1.5~2.5h,自然冷却至室温,静置24~30h,然后用布氏漏斗抽滤、洗涤。
所述微香精微胶囊采用喷雾法、浸轧法、浸渍法或涂层法施加并附着在面料上。
所述面料采用复凝聚法进行驱蚊处理,其工艺流程为:首先,选取具有相反电荷的二种高分子材料作囊材,以NaOH溶液调节两者使其呈微酸性,然后,将被包覆的复配型杀蚊剂乳化于阿拉伯胶溶液中,再与明胶混合,根据明胶在等电点前后呈现不同的电荷的特点,用弱酸调节体系的pH值低于等电点,使明胶从负电荷状态全部成正电荷,与带负电荷的阿拉伯树胶产生凝聚作用,形成微胶囊,将杀虫剂包裹在里,此时,为促使微胶囊析出,须对整个体系进行冰浴降温,再加入适量稀释剂以防微胶囊黏连过度,最后,加入适量交联剂,使微胶囊的囊壁固化,并同时从冰浴中取出,再回调整个体系的pH值至弱碱性,缓慢搅拌适当时间,使微胶囊完全成型,再静止数小时后,弃去上层清液,离心分离后备用,用微胶囊成品加入适量整理剂,配成浸油整理液,对面料进行整理:浸渍→脱水→红外线烘干,浸渍液的组成为:1.含量:0.3~0.4g/L、2.浴比:1∶4~1∶6、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率:60%~80%。
所述面料进行接技共聚处理,其工艺流程为:
1、筛选接枝剂:采用小分子量化合物、反应性活泼的烯类单体,形成新的带酰胺基和羟基二种反应基团的交联剂;
2、选择引发剂:选用可满足接枝反应的需要、使用后树脂交联达到86~88%的中性盐促进剂H;
3、选择膨化剂:选用醋酸做溶胀剂;
4、处方:
A.膨化剂CH 5g/L、渗透剂JFC 1g/L;
B.接枝剂ZY-A 20~30g/L、引发剂103.3g/L;
C.接枝剂ZY-B 10~15g/L、接枝剂ZY-C 5~10g/L、促进剂H 3g/L;
D.固化剂H-11 5g/L。
所述面料进行防水、拒水、拒油涂层处理,其工艺流程为:未涂层织物→预拒水处理→涂层→烘干→后防护处理→焙烘→整理,涂层配方为:涂层剂90~110份、交联剂1-2份,后防护处理配方为:防水剂F-25-10%。
所述所述基料纤维的种类为纯棉、混纺棉、交织棉、毛、亚麻、苎麻、粘胶、桑丝、柞丝、绢丝、釉丝、皮毛、涤纶、锦纶、腈纶或氨纶。
本发明中的蛋白质纤维是一种生态学非污染的天然纤维,具有其它纤维及加工品无可替代的独特性能和无可比拟的旺盛生命力,经过染织而成的各种色彩绚丽的蛋白质面料,更易缝制加工成各种与人体直接接触的贴身衣物,下面从四个方面逐一加以详叙。
第一,舒适感。蛋白质面料是由蛋白纤维组成的,与人体有极好的生物相容性,加之表面光滑,其对人体的摩擦刺激系数在各类纤维中是最低的,仅为7.4%,因此,当我们的娇嫩肌肤与滑爽细腻的丝绸邂逅时,它以其特有的柔顺质感,依着人体的曲线,体贴而又安全地呵护着我们的每一寸肌肤。
第二,吸、放湿性好。蛋白纤维富集了许多胺基(-CHNH)、氨基(-NH2)等亲水性基团,又由于其多孔性,易于水分子扩散,所以它能在空气中吸收水分或散发水分,并保持一定的水分,在正常气温下,它可以帮助皮肤保有一定的水分,不使皮肤过于干燥,在夏季穿着,又可将人体排出的汗水及热量迅速散发,使人感到凉爽无比,正是由于这种性能,使其织品更适合于与人体皮肤直接接触。蛋白纤维不仅具有较好的散热性能,还有很好的保暖性,它的保温性得意于它的多孔隙纤维结构,在一根蛋白纤维里有许多极细小的纤维,而这些细小的纤维又是由更为细小的纤维组成,因此,看似实心的蛋白纤维实际上有38%以上是空心的,在这些空隙中存在着大量的空气,这些空气阻止了热量的散发,使面料具有很好的保暖性。
第三,吸音、吸尘、耐热性。蛋白质织物有较高的空隙率,因而具有很好的吸音性与吸气性,蛋白纤维的热变性小,比较耐热,它在加热到100℃时,只有5~8%左右脆化,而大多数合成纤维的热变度要比真丝大4~5倍,蛋白纤维的燃烧温度在300~400℃,属难燃纤维,而合成纤维的燃烧温度在200~2600C,即易燃、易熔,因此,蛋白纤维还有阻燃功能。
第四,抗紫外线。蛋白纤维中的色氨酸、酪氨酸能吸收紫外线,因此蛋白纤维具有较好的抗紫外线功能,而紫外线对人体皮肤是十分有害的。
综上所述,将蛋白纤维织入面料,其加入的天丝蛋白具有抗氧化、美肤、持久保湿的神奇功效,更特别增加了负离子以强化美肤效果,可调节肌肤细胞天然平衡,使肌肤更加柔顺、娇嫩,在人体散热与外界空气差异悬殊时,能起到相互调节作用,蛋白纤维里含有一种叫“亲水侧链氨基酸”的物质,能吸收人体排放汗液及水份,并加以排除,维持被内干爽透气,保持舒适(蚕丝在一般情况下,其含水率为8~14%,公定含水率为11%,饱和时可达30%而不觉潮湿感),蛋白纤维97%以上由动物蛋白所组成,含有人体必须的18种氨基酸,具有滋养皮肤,增强皮肤细胞活力,防止皮肤老化等作用,18种氨基酸散发出的细微分子又可叫“睡眠因子”,它能使人的神经处于较安定的状态,促进睡眠质量。由于蛋白纤维的柔软、透气、吸湿等特性,在与皮肤接触时,会使人产生一种特殊的愉悦感,从而给神经末梢一种良性刺激,这种持续不断的有益刺激通过整体调节反馈于皮肤,使其新陈代谢速度加快,局部免疫功能改善,缓解皮肤搔痒、皮损的消退。
此外,蛋白纤维的丝胶有防止螨虫和霉菌滋生的成份,能防止有害生物在人睡眠时侵入人体,蚕丝纤维的化学成份又与人体皮肤构成很相似,这种相似性使得蚕丝被非常贴身柔软且无静电,使用舒适不易脏。
本发明面料上吸附的微胶囊香精颗粒直径在1-500祄,在常态下为稳定的固体颗粒,而该物质原有的性质不受损失,在适当的条件下又可释放出,采用微胶囊技术对面料进行处理可获得常规整理无法得到的效果,包括阻燃、防缩、拒水拒油、抗静电、柔软、抗菌、杀虫、香气以及某些特殊整理。
香精微胶囊不仅可以给人带来持久愉悦的香气,还可以为纺织品赋予新的保健功能,具有镇静、杀菌、保健、舒缓紧张情绪、解除压力、催人兴奋、镇静、杀菌等多种作用,且易生物降解,无任何毒性,并对皮肤无任何刺激性,只要香精微胶囊牢固附着在织物上,仍有一定的贮香能力。
香味纺织品可以是制造香味纤维、香味织物,也可以为无纺织物。从纤维类别上看,不仅可以用在天然纤维上,也可以是合成纤维,以服装作为载体,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,可穿戴莱莉、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β-环糊精作为包覆材料,工艺简单,粒径容易控制,使用方便,对人体无任何毒副作用。
涂层加工整理是纺织品一种新的表面整理,通过这种加工技术,一方面提高纺织品的使用功能,另一方面则掩盖其本身的弱点,使涂层后的织物具有防羽绒、防水、拒水、拒油、遮光、保温(隔热)、防辐射、阻燃等功能,因此本发明面料具有防水、拒油、保暖、阻燃功能的织物。
本发明采用用胶囊包裹复配型杀虫剂,再通过整理工艺使其吸附在织物纤维上,这样可以使杀蚊剂缓慢释放,延长织物药效,也使其水洗牢度有较好的提高。
本发明利用乙烯类单体在液相与真丝机织、针织物进行接技共聚,由于未损伤多朊主链结构,故能在保持真丝基本性质情况下,赋予织物增重、增密,提高防皱性能和保形性等品质。
综上所述,本发明的面料可制成各种贴身衣物,如睡衣、内衣、袜子、面罩、围巾、手套等等,只要能与皮肤直接接触,就能充分发挥其特有的护肤功能,使人体在穿着当中不知不觉地获得精心的呵护。
具体实施例
第一实施例:
1)制备面料:以纯棉为主料,配以胶原蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,面料中含胶原蛋白纤维10%,含纯棉纤维90%;
2)制备香精微胶囊:采用相分离法,其过程为,先将芯材乳化或分散在溶有壁材的连续相中,加入另一种物质或不良溶剂,或通过其它手段使壁材溶解度降低而从连续相中分离出来,包裹在芯材物上形成微胶囊;
3)采用喷雾法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:首先,选取具有相反电荷的二种高分子材料作囊材,以NaOH溶液调节两者使其呈微酸性,然后,将被包覆的复配型杀蚊剂乳化于阿拉伯胶溶液中,再与明胶混合,根据明胶在等电点前后呈现不同的电荷的特点,用弱酸调节体系的pH值低于等电点,使明胶从负电荷状态全部成正电荷,与带负电荷的阿拉伯树胶产生凝聚作用,形成微胶囊,将杀虫剂包裹在里,此时,为促使微胶囊析出,须对整个体系进行冰浴降温,再加入适量稀释剂以防微胶囊黏连过度,最后,加入适量交联剂,使微胶囊的囊壁固化,并同时从冰浴中取出,再回调整个体系的pH值至弱碱性,缓慢搅拌适当时间,使微胶囊完全成型,再静止数小时后,弃去上层清液,离心分离后备用,用微胶囊成品加入适量整理剂,配成浸油整理液,对步骤(3)处理后的面料进行整理:浸渍→脱水→红外线烘干,浸渍液的组成为:1.含量:0.3g/L、2.浴比:1∶4、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率:60%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理,其工艺流程为:
a、筛选接枝剂:与丝绸大分子能形成接枝共聚的烯类化合物很多,常见使用的如甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸羟乙酯,甲基丙烯酸丁酯,甲基丙烯酰胺,乙氧基甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯等,发明人在筛选试验中发现这些助剂在工艺实施中易造成树脂在丝纤维内的渗透不匀,并有均聚物产生,故手感粗糙、影响丝绸滑爽细腻的手感,发明人还发现交联剂分子量愈大,则反应物手感愈差,故发明人在选择交联剂时采用烯类单体,以小分子量化合物,反应性活泼为宗旨,形成了新的带酰胺基和羟基二种反应基团的交联剂;
b、选择引发剂:引发剂是促进接枝共聚反应的助剂、不同的接枝剂接枝条件不同,使用的引发剂也不同,过去曾有人试用r射线辐照法,使受体反应敏感,化学法如Ce4+盐,过硫酸钾等,有脆化纤维及泛黄的现象,发明人曾多次试验,筛选出中性盐促进剂H,可满足接枝反应的需要,使用后树脂交联达到86~88%;
c、选择膨化剂:交联剂分子量较大,有较强的分子内聚力,故对纤维的亲合力小于水溶液,反应时不易渗入纤维内部产生交联,故使丝朊纤维分子充分溶胀,交联剂充分渗透,均匀分布才能有效的提高交联度,因为丝素纤维的等电点是pH5、纤维的反应性最低,而加入酸性介质后带正电荷的氨基有强烈吸附水分子的能力,可促进蛋白质纤维的溶胀,发明人选用醋酸做溶胀剂取得了很好的效果;
d、工艺条件的制定:根据接枝交联的机理、和试验中得出的工艺条件,设计出先期膨化、一浴引发催化接枝交联的工艺,其工艺流程如图8所示。
具体参数为:width=379 height=171 src=″./sq30.files/image001.png″v:shapes=″_x0000_i1026″>;
处方为:
A.膨化剂CH 5g/L;渗透剂JFC 1g/L
B.接枝剂ZY-A 20~30g/L;引发剂103.3g/L
C.接枝剂ZY-B 10~15g/L;接枝剂ZY-C 5~10g/L;促进剂H 3g/L
D.固化剂H-11 5g/L
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:
其工艺流程为:未涂层织物→预拒水处理→涂层→烘干→后防护处理→焙烘→整理;
涂层配方为:涂层剂100份、交联剂1-2份,后防护处理配方为:防水剂F-2 5-10%。对涂层前的面料进行预拒水处理和不经预拒水两种工艺对比。从涂层增重和防水效果看,不经预拒水处理的织物涂层后增重稍大些,防水效果稍差,原因有两个,一是未经预拒水处理的织物具有亲水性,涂层剂即为水乳型,较易渗透到织物内部,导致耐静水压不高,手感发硬;二是未经预拒水处理的织物涂层时必须将其填平,才能达到均匀涂敷,而经过预拒水处理的织物表面由拒水剂占据,使织物表面光滑,可减少渗透,涂层剂与防水剂形成网状膜,涂后手感柔软,因此采用了上述工艺流程;在涂层剂的选择上,使用了国产水乳型涂层剂,并筛选出适宜各种不同功能的涂层剂,在涂层整理中,特别是功能性涂层整理,往往根据产品实际应用要求,在涂层后对其织物进行一次特殊的后处理,如拒水、拒油、阻燃、防污、防静电等,所以对前面所提到的几种产品,在涂层后进行了相应的后防护处理。
第二实施例:
1)制备面料:以混纺棉为主料,配以胶原蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,面料中含胶原蛋白纤维20%,含混纺棉纤维80%;
2)制备香精微胶囊:采用单凝聚法,以一种高分子材料为壁材,将芯材物质分散在壁材中,然后加入凝聚剂,由于水与凝聚剂结合,致使体系中壁材的溶解度降低而凝聚出来形成微胶囊;
3)采用浸轧法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:具体步骤与第一实施例相同,不同之处在于浸渍液的组成为:1.含量:0.35g/L、2.浴比:1∶5、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率:70%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理:同第一实施例;
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:同第一实施例。
第三实施例:
1)制备面料:以交织棉为主料,配以胶原蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,面料中含胶原蛋白纤维30%,含交织棉纤维70%;
2)制备香精微胶囊:采用复凝聚法,用两种具有相反电荷的高分子壁材,将芯材物分散在壁材的水溶液中,在pH值、温度改变的条件下,加入无机盐电解质的,使得相反电荷的高分子材料互相吸引、溶解度降低,自溶液中凝聚析出而形成微胶囊;
3)采用浸渍法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:具体步骤与第一实施例相同,不同之处在于浸渍液的组成为:1.含量:0.4g/L、2.浴比:1∶6、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率:80%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理:同第一实施例;
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:同第一实施例。
第四实施例:
1)制备面料:以毛纤维为主料,配以丝蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,面料中含丝蛋白纤维10%,含毛纤维90%;
2)制备香精微胶囊:采用有机相分离法,在某一种聚合物的溶液中,加入一种对该聚合物为非溶媒的液体,引起相分离而将芯材物包裹成微胶囊;
3)采用涂层法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:具体步骤与第一实施例相同,不同之处在于浸渍液的组成为:1.含量:0.3g/L、2.浴比:1∶4、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率:60%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理:同第一实施例;
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:同第一实施例;
第五实施例:
1)制备面料:以亚麻纤维为主料,配以丝蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,面料中含丝蛋白纤维20%,含亚麻纤维80%;
2)制备香精微胶囊:采用界面反应法,将芯材物乳化或分散在一个溶有壁材的连续相中,然后在芯材物的表面上通过单体聚合反应而形成微胶囊;
3)采用喷雾法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:具体步骤与第一实施例相同,不同之处在于浸渍液的组成为:1.含量:0.35g/L、2.浴比:1∶5、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率:70%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理:同第一实施例;
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:同第一实施例。
第六实施例:
1)制备面料:以苎麻为主料,配以丝蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,而料中含丝蛋白纤维30%,含苎麻纤维70%;
2)制备香精微胶囊:采用原位聚合法,把单体、引发剂全部加入到分散相或连续相中,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,所以聚合反应在分散相芯材上发生,预聚体沉积在芯材物质的表面,最终形成固体的胶囊外壳;
3)采用浸轧法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:具体步骤与第一实施例相同,不同之处在于浸渍液的组成为:1.含量:0.4g/L、2.浴比:1∶6、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率:80%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理:同第一实施例;
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:同第一实施例。
第七实施例:
1)制备面料:以桑丝纤维为主料,配以角质蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,面料中含角质蛋白纤维10%,含桑丝纤维90%;
2)制备香精微胶囊:采用机械方法制成,该方法采用离心、挤出、挤压和喷射过程机械地将壁材包裹在芯材物上而形成微胶囊,其工艺流程为:原液→旋风分离→粉雾干燥;
3)采用浸渍法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:具体步骤与第一实施例相同,不同之处在于浸渍液的组成为:1.含量:0.3g/L、2.浴比:1∶4、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率60%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理:同第一实施例;
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:同第一实施例。
第八实施例:
1)制备面料:以绢丝纤维为主料,配以角质蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,面料中含角质蛋白纤维20%,含绢丝纤维80%;
2)制备香精微胶囊:采用溶剂蒸发或溶液萃取法,其工艺流程为,首先是壁材被溶解在易挥发的有机溶剂中,芯材分散其内,然后该有机相被乳化到一个非溶剂高聚物的分散介质中,有机溶剂渗透过连续相蒸发,形成微胶囊;
3)采用涂层法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:具体步骤与第一实施例相同,不同之处在于浸渍液的组成为:1.含量:0.35g/L、2.浴比:1∶5、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率70%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理:同第一实施例;
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:同第一实施例。
第九实施例:
1)制备面料:以锦纶主料,配以角质蛋白纤维为辅料,混纺制成面料,面料中含角质蛋白纤维30%,含锦纶纤维70%;
2)制备香精微胶囊:将一定量的β-环糊精加到乙醇的水溶液中,以8000~12000转速度均化4~6min,在搅拌条件下加入8%~12%的香精的乙醇溶液18~22ml,维持35~45℃搅拌1.5~2.5h,自然冷却至室温,静置24~30h,然后用布氏漏斗抽滤、洗涤;
3)采用涂层法将步骤(2)制备的香精微胶囊施加到步骤(1)制备的面料上;
4)驱蚊处理:具体步骤与第一实施例相同,不同之处在于浸渍液的组成为:1.含量:0.35g/L、2.浴比:1∶5、3.温度:25℃~30℃、4.脱水率70%;
5)对步骤(4)的面料进行接技共聚处理:同第一实施例;
6)对面料进行防水、拒水、拒油涂层处理:同第一实施例。
下面再结合各种实验数据对本发明各步骤的工艺要点和有益效果加以详细的说明:
(一)、面料上附着香精微胶囊后的测试。
实验仪器:上海威宁高剪切均化机,JB9O-D电动高速搅拌机,日本理光X-衍射仪,日本津岛UV-3000紫外分光光度计;
实验药品:β-环糊精,熏衣草香精,低温粘合剂;
实验方法:
a、香精微胶囊的制备:将一定量的β-环糊精加到乙醇的水溶液中,以10000转速度均化5min。在搅拌条件下加入10%熏衣草香精的乙醇溶液2Oml,维持40℃搅拌2h,自然冷却至室温,静置24h,然后用布氏漏斗抽滤,洗涤;
b、香味纺织品整理:香味纺织品模拟应用条件暴露于空气中,定期置于密闭容器中。并以有机溶剂萃取香精,将萃取液用UV-3000紫外分光光度计进行定量测定。
结果和讨论:
I、扫描电子显微镜下香精微胶囊微观形态分析。JSM-5600OLV扫描电子显微镜下观察β-环糊精和熏衣草香精微胶囊的微观形态,其结果见图1。从β-环糊精和熏衣草香精微胶囊电子显微镜下观察的微观形态图可以看出β-环糊精和熏衣草香精形成的包合物在显微镜下观察为菱形晶体。
II、香精性能。香精阈值是反映香精持久性和强度的一个指标,它可分为检测阈值和分辨阈值。检测阈值是指香精不能够分辨出其气味时的浓度。采用溶解稀释方法测得莱莉香精,玫瑰香精,熏衣草香精,森林浴香精和檀香香精的阈值大小比较见图2所示。从图2可以看出,不同香精的阈值差别很大,也就是说对于不同香型的香精微胶囊,即使香精包埋率、微胶囊封闭性等其它条件完全相同,人体通过嗅觉可以感受到的香气强度也是不同的。香精的吸附性表明其在纺织品表面进行吸附时数量的多少。将不同香精溶解在乙醇和水的混合溶液中,用相同重量的纯棉府绸浸渍24h,取出后自然晾干,然后用乙醇苹取织物上的香精,用UV-3000紫外分光光度计测定织物上的香精浓度,结果见表1。
表1香精在纯棉织物上的吸附性能
香精类型 |
柠檬 |
薰衣草 |
森林浴 |
莱莉 |
迷迭香 |
玫瑰 |
织物上香精含量(mg/g) |
6.42 |
7.53 |
5.27 |
6.77 |
5.10 |
6.1 |
可见,由于香精结构、性能的不同,它在织物上的吸附性也有一定的差异,吸附性能强的香精在织物存留的数量较多,反之吸附性能弱的香精在织物存留的数量则较少。这些都会对香精微胶囊的缓释性能产生一定的影响。
III、芳香织物的缓释性能。芳香织物的缓释性能是指织物保持香味的时间,即香精的挥发释放速度。将香精直接浸渍的织物以及β-环糊精一熏衣草包合物整理的织物在自然应用条件下暴露于空气中,每隔一星期用乙醇定期萃取,将滤液用UV-3000紫外分光光度计在λmax=276nm下测定其吸光度,经香精微胶囊处理织物缓释性能见图3。从图3可以看出,不同香型的香精微胶囊的缓释性能不同,释放速度大小与香精的阈值以及香精对织物的吸附性能有关。香精是一个复杂的混合物,其主要成分的尺寸与环糊精的空穴的匹配性,香精极性大小也是影响香精微胶囊缓释性能的主要因素。从实验结果来看,释缓性能从大到小排列的顺序为森林浴>迷迭香>莱莉>玫瑰>熏衣草>柠檬。
IV、香精微胶囊施加方式对缓释性能的影响。可以采用多种方法如喷雾法、浸轧法、浸渍法等将微胶囊施加到不同类型和各种形式的纤维和织物上,如表2整理后织物香味主观评价结果
香精微胶囊种类 |
刚整理后气味强度 |
5天后气味强度 |
10天后气味强度 |
薰衣草 |
+++++ |
++ |
+ |
玫瑰 |
+++ |
++ |
+ |
森林浴 |
++++ |
++ |
++ |
茉莉 |
+++ |
++ |
+ |
迷迭香 |
++++ |
++ |
++ |
柠檬 |
+++ |
++ |
+ |
注:+++++气味极强;++++气味较强;+++气味中等;++气味较弱;+气味弱(幽香)
由于微胶囊和织物作用形式不同,织物上香精数量不同,从而对缓释性能带来了影响,测试结果见表3。
表3香精微胶囊施加方式对缓释性能的影响
施加方式 |
织物上香精含量/(mg/kg) |
刚处理 |
10天 |
20天 |
30天 |
喷雾法 |
2674 |
1842 |
968 |
847 |
浸轧法 |
1756 |
1143 |
1621 |
564 |
浸渍法 |
2037 |
1239 |
1043 |
801 |
从以上三种方法可以看到,刚处理后由于施加方式不同,织物上存留的香精微胶囊数量也不同。喷雾法较高,浸渍法次之,浸轧法最低。这可能是由于施加的外力造成的。喷雾法是由外向内加强渗透,浸渍是依靠溶液的自然扩散,而浸轧法则依赖外力向内挤压,但含液量可能会有些损失。因此,形成以上差异。
(二)、世界各国均有蚊子的困扰,我国地处亚热带,这一问题也相当突出,同时,蚊子还是疟疾和一些病因的传播者,因而,寻找一种合适、有效的防蚊手段是很迫切的。据资料介绍,世界卫生组织曾提议以杀虫剂浸泡蚊帐,以防蚊子侵扰,然而,采用浸泡法织物的杀虫效果维持时间较短,水洗后药效大幅度下降,必需再一次浸泡,这样既麻烦又多耗药剂,效率低,易污染环境,为了克服这一缺点发明人考虑用胶囊包裹复配型杀虫剂,再通过整理工艺使其吸附在织物纤维上,这样可以使杀蚊剂缓慢释放,延长织物药效,也使其水洗牢度有较好的提高。
微胶囊技术系指各种天然或合成材料的薄层包覆从数微米至几百微米的气体,液体及固体微粒的一种新技术。制备微胶囊的技术很多,主要有物理化学法和化学法二类,其中,最具代表性的是物理化学法中的凝聚法,又有单凝聚和复凝聚两种。实验中我们采用复凝聚法,首先,选取了具有相反电荷的二种高分子材料作囊材。以NaOH溶液调节两者使其呈微酸性,然后,将被包覆的复配型杀蚊剂乳化于阿拉伯胶溶液中,再与明胶混合,根据明胶在等电点前后呈现不同的电荷的特点,用弱酸调节体系的pH值低于等电点,使明胶从负电荷状态全部成正电荷,与带负电荷的阿拉伯树胶产生凝聚作用,形成微胶囊,将杀虫剂包裹在里,此时,为促使微胶囊析出,须对整个体系进行冰浴降温,再加入适量稀释剂以防微胶囊黏连过度,最后,须加入适量交联剂,使微胶囊的囊壁固化,并同时从冰浴中取出,再回调整个体系的pH值至弱碱性,缓慢搅拌适当时间,使微胶囊完全成型,再静止数小时后,弃去上层清液,离心分离后备用。实验分析结果如下:
1)不同工艺条件对微胶囊形成的影响:
a、固定搅拌速度700r.p.m,乳化时间70秒和固化剂用量7mL,观察对的浓度对微胶囊外径的影响如图4所示,从图中可看出,芯料浓度增大,由于分散于体系中的油珠颗粒相应变大,这样在油珠界面两胶聚合形成的微胶囊颗粒外径也相应变大;
b、固定芯料物质的浓度为0.2%,乳化时间70秒,固化剂用量7mL,观察搅拌速度对微胶囊外径的影响如图5所示,由图5,可见搅拌速度增加,杀虫剂在两胶体系中分散比较彻底,油珠颗粒相对细些,这样在其界面聚合成囊时,颗粒就比较小了。从图中看搅拌速度变化,对外径的变化幅度影响较大;
c、固定芯料物质的浓度为0.2%,搅拌速度700r.p.m,固化剂用量7mL,采用不同乳化时间观察对微胶囊外径的影响如图6所示,由图6,看出适当延长乳化时间,由于分散于两胶体系的油珠相对较细,所以直接影响微胶囊外径其下降,但变化不大;
d、固定芯料物质的浓度为0.2%,搅拌速度700r.p.m,乳化时间70秒,观察交联固化剂对微胶囊外径的影响如图7所示,由图7可见交联固化剂用量增加,微胶囊外径先大后小,但影响很小。
综上所述,从外径变化的范围来看,搅拌速度对外径影响最大,芯料及交联剂用量次之,而乳化时间最小,因而在微胶囊制备过程中,在调节pH值促使两胶凝聚的过程中,转速应稍快,而后期微胶囊析出、固化过程中,转速稍慢。
下面再以微胶囊驱蚊袜的具体实施例来加以说明:
1、制备防蚊袜:用微胶囊成品加入适量整理剂,配成浸油整理液,对长统袜进行整理:浸渍—脱水—红外线烘干。浸渍液的组成:1.含量:0.5g/L;2.浴比:1∶5;3.温度:25℃~30℃;4.脱水率:70%。
2、试验用洗涤工艺及条件:
洗涤设备:家用双缸洗衣机
洗涤剂:白猫低泡高效洗衣粉
洗涤温度:30℃±2℃
洗涤方式:双向洗涤
洗涤过程:皂洗→甩干→清水洗→甩干
洗涤时间:8min-1min-2min-1min
3、实验室杀虫试验:
环境条件:温度:25℃±1℃
蚊种:淡色库蚊
织物:长统丝袜
4、测试方法:取一30×30×30cm的蚊笼,内投放羽化3-5天的饥饿雌性蚊10只,笼内放入小白鼠一只,剃光毛,用经微胶囊处理过的长统丝袜套于小白鼠身上,仅露出头部,观察24小时。
防蚊织物的耐水洗牢度,未吸血及触杀率的测试如图9、图10所示,由图9、图10可以看出经过微胶囊防蚊剂整理过的织物,在防蚊效果还是较令人满意的,尤其从未吸血率与洗涤次数来看,对蚊虫的驱避作用在耐洗10次后依然维持100%,就长统袜而言,已达到民用需求,由图9看出洗涤一次的的触杀率要高于未经洗涤的织物,这可能由于,经微胶囊包裹的药物经外力摩擦,将部分外包的囊壁磨薄,从而使药物释放速度加大。这样,织物经一次洗涤后,所发挥药力要大于未经洗涤的织物。
综上所述,用物理化学方法中的复凝聚法制备微胶囊,其中pH值的控制是包裹是否成功的关键,从理论角度来看,当pH为4.7时,此时明胶的正电性最强,凝聚最完全,但实际操作中,我们发现当pH=4.7时,整个体系成一浆糊状,很难发现微胶囊。为解决这一情况,发明人采用控制pH值使其越过正电位点至一稍低位置,缓和两胶凝聚过程,同时加入适量的稀释剂,一方面稍冲稀两胶的浓度,另一方面回调pH值至4.7左右,以保证两胶凝聚完全。同时,又可得到颗粒较易分离的微胶囊。
实际过程中,各种不同的工艺条件会对微胶囊产生不同的影响。其中以搅拌速度对微胶囊的影响最大,芯料与固化剂用量次之,乳化时间最小。搅拌速度越快,微胶囊颗粒越小,反之则微胶囊颗粒越大。因此,在实验开始,搅拌速度应稍快,这样可确保杀虫剂在整个物料体系中分散完全,而在调节pH值促使两胶凝聚成囊时,搅速应适中,以使两胶凝聚颗粒匀。在实验后期微胶囊固化,析出过程中,搅速应适当放慢,从而使体系相分离完全,得到微胶囊成品。
经微胶囊整理剂处理过的织物经测试证明具有较好的杀虫耐久性,尤其是家庭洗涤10次后,驱蚊效果>80%作为一种驱蚊、避蚊的整理剂效果还是较满意的。特别是耐水洗性方面与国际卫生组织(WHO)推荐整理的浸泡法相比有较大的优越性。同时微胶囊整理织物与国内有关耐久性杀虫或避蚊整理效果相比,也有很大改进,如表3、4所示:
表3
类型 |
微胶囊驱蚊袜 |
CHP整理织物 |
对比项目 |
吸血率(%) |
死亡率(%) |
吸血率(%) |
死亡率(%) |
整理未洗 |
0 |
60 |
23.1 |
59.9 |
清洗5次 |
0 |
70 |
16.7 |
51.4 |
清洗10次 |
0 |
10 |
无报道 |
无报道 |
表4
类型 |
微胶囊驱蚊袜 |
CHP整理织物 |
对比项目 |
吸血率(%) |
吸血率(%) |
整理未洗 |
0 |
1.1 |
清洗5次 |
0 |
7.7 |
清洗10次 |
0 |
47.8 |
从经济上来看,经核算,每双长统袜成本增加不大,根据试穿人员反映应用前景却十分看好,除可作驱蚊袜外,也可处理蚊帐、野外帐蓬以及野战军迷彩服等。从生产工艺来看,设备要求简单,且无环境污染问题。不仅解决了浸泡法耐水洗性差、用料浪费,有污染的弱点,又比一般的耐久性整理的药效有显着改进。
(三)、对面料进行接技共聚处理的进一步介绍
1)工艺要点:
(1)接枝剂与丝素分子交联过程宜缓不宜急、升温不宜过快,以1.5~2℃/分为宜,升温过快接枝不匀,接枝聚集度大,易出现树脂斑。
(2)接枝工作不宜有激烈振荡、循环剧烈则影响交联聚合。
(3)交联聚合过程侧链分子的增生,是呈逐步递增的状态增加,故分子链节脆弱,不宜过度摩擦,和织物过大张紧。否则都会影响接枝效率。若过度摩擦易产生绸面白雾、擦伤等庇点,影响绸面光泽及染色鲜艳度。
(4)接枝剂不宜高温施加,高于80℃施加因反应激烈,易产生树脂斑等不匀交联。
(5)织物化学处理前要求脱胶完全,因丝胶含更多的支链,带有比丝素更多的氨基基团,丝胶在热水中膨化迅速、溶胀明显。其与接枝剂亲合力高于丝素分子,而抢先占位。整理后产品手感粗糙,而且耐碱洗牢度不良。
(6)整理完成后要经固化处理,以提高交联牢度,增加耐摩性,为以后的染整加工创造耐机械处理的条件。而且,整理后的产品不宜使用接触式烘干,应按如下流程进行:真空吸水——热风烘干——汽垫烘干(给湿)——汽蒸呢毯(或蒸呢)——热风拉幅——包装检验。
接枝聚合后纤维蓬松圆润,接触式烘干易造成纤维变形、极光、和经纬接结点牢固,故手感硬挺,而汽蒸、振荡可以活络接结点、充分蓬松纤维,使产品舒松、圆润、弹性充足。
本工艺适用于真丝机织品的各种绸缎、使其由稀变密实,由轻薄变厚、能增加弹性,提高抗皱性,和断裂强力,同样还可以对针织物实施整理,由于针织物结构稀疏、因此增重率可大于机织物的增重率,发明人曾对真丝平针织绸和双面针织绸进行增重整理、增重率达160%,增重后的针织绸变形减小,紧密度增加、有极好的保形性,对丝线和绢丝实施密厚整理、增重率由30%提高到200%,直径增加50~60%,捻丝数提高,抱合系数提高,用以织成横机编织衫,有极好的洗可穿性和保形性,对真丝T恤衫,编织罗纹领进行整理后,增重37%,拉伸变形降低80%,具有良好的保形性,说明有较广泛的适用性。
用接枝共聚的方法实现真丝制品的密厚整理,因烯类单体无损于丝素纤维大分子主链,因此得以保持了丝绸的基本特征,又提供了防缩、抗皱、增弹、免烫、加密、增厚、保型、耐洗、改善可染性等优点,由于施加方法是液相法低温整理、因此可以适用各印染厂大部份生产设备、推广应用便利,更可喜的是它的适用性广泛、凡真丝的机织品、针织品、编织品、成衣、丝线、绢纱、丝等均可实施加工,对柞丝绸和绢纺也有很好的适应性,由此可见真丝制品的密厚整理技术将是今后丝绸业精深加工的主要手段、是丝绸制品上档次、上水平、降成本、外衣化、重磅化的良好手段。