染整助剂与纺织生物

染整助剂与纺织生物技术微胶囊的制备及染整应用一、微胶囊及制备１、微胶囊：微胶囊技术是指利用天然的或合成的高分子材料将固体的、液体的、甚至是气体的微小物质包覆，形成直径1—500um的一种具有半透性或封闭膜的微型胶囊技术。２、形状与结构：微胶囊的外形多样，可以是球状的葡萄串形也可以是不规则的形状胶囊外表可以是光滑的也有折叠的、微胶囊的囊膜既可以是单层也可以是双层或多层结构、而囊膜所包覆的核心物质既可以是单核也可以是多核３、微胶囊化的方法：依据囊壁的形成机制和成囊条件微胶囊化方法大致可分为3类即化学法、物理法和物理化学法。化学法：包括界面聚合法、原位聚合法和锐孔法。物理法：包括喷雾干燥法、空气悬浮法真空蒸发沉积法、静电结合法、溶剂蒸发法、包结络合物法及挤压法。物理化学法：则包括油相分离法、水相分离法、干燥浴法(复相乳化法)和熔化分散冷凝法。４、壁材：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、B-环糊精、壳聚糖等高分子物质。５、芯材：水溶性或非水溶性固体物质非水溶性液体或气体物质溶液简介还原染料微胶囊的制备染料悬浮液→加入明胶溶液→加入阿拉伯胶溶液→变性凝聚→稀释→沉降→分散→固化→离心干燥[16]乳化：将15ml还原染料（50g/l）悬浮液中，加入25ml明胶溶液（50g/l），在磁力搅拌器上搅拌1h使之分散均匀，再加入25ml阿拉伯胶溶液（50g/l），继续搅拌1h；变性凝聚：加热到45℃，搅拌条件下，用100g/l稀醋酸调节pH4.5；稀释：搅拌条件下，冲入4倍体积水；沉降：低速搅拌条件下，将此体系冷却至约5℃；分散：用20%NaOH溶液调节pH9；固化：最后加入占总体积2%的戊二醛溶液（37%）固化2h，离心水洗充分去除戊二醛；成囊过程：乳化成囊改善囊形离心分离离干燥粉碎成品固化染料图2-1微胶囊成囊工艺图图2-2成囊示意图二、微胶囊功能及特点三、微胶囊应用：１、印花工艺中的应用多色多点印花传统印花微胶囊微点印花传统多色印花微胶囊多色微点印花多色多点印花是一种具有独特风格,超过一般。“雪花”效果的印花方法。多色多点印花在工艺和设备上与常规印花相同,不同之处在于采用了染料微胶囊。把粒径10～200um大小不等、形状各异(球形、椭圆形、液滴形、鳞片形、纤维形等),含有多种染料的微胶囊在粘合剂的作用下涂覆在织物纤维上,经汽蒸使染料微胶囊破裂并在布上印花,形成颜色形状各异风格独特的染色微点。在布的一面完成多色多点印花烘干后,在布的另一面再进行一次同样的多色多点印花,在热处理下,从胶囊中释放出来的染料形成色点并渗透到织物另一面,得到主色调各不相同的双面多色多点印花产品，每一面的主色调取决于该面所使用的染料微胶囊。1、胶囊印花产生的彩色特殊效果；工艺上除和一般印花工艺有区别外，主要是不同色泽的微胶囊染料由于受囊膜的包覆，所以不会相互混合成一种色泽，一般是控制在汽蒸或焙烘热熔阶段中汽蒸、焙烘破裂，使染料及时从微胶囊中转移到织物上去着色和固色。各种颜色的染料才释放出来，对纤维分别着色，于是形成多种颜色风格独特的微点花纹，而独特的效果是任何机械印花方法无法达到的。2、应绿色整理、保护环境、防止粉尘；随着社会的进步和人们生活质量的提高，人们越来越重视环境和自身的健康水平。“绿色纺织品”、“生态纺织品”成为当今世界人们的生活需求。发展纺织工业的清洁生产，运用有利于保护生态环境的绿色生产方式，向消费者提供生态纺织品是世界纺织业进入21世纪的全球性主题，是事关人类生存质量和可持续发展的重要内容。绿色染色技术是今后纺织品染色重点发展方向。色浆配方：还原绿FFB微胶囊30g/l淀粉糊40g/l雕白粉5g/l碳酸钠5g/l尿素5g/l色浆总量100g/l工艺流程色浆调制→印花→烘干→轧还原液（轧余率60％）→预烘→焙烘（120～145℃）→水洗→氧化→皂洗→水洗→烘干。纯棉还原艳绿FFB微胶囊单色不同浓度印花涤棉分散还原染料拼色微胶囊印花还原染料微胶囊拼色印花转移印花纺织品加工中的转移印花是用于有明显玻璃化温度的合成纤维织物,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胶囊破裂,释放出的染料附着在织物上。这种方法与传统的热转移印花相比,除了具有不用糊料、节省染料、节约转移纸、减少废水污染等优点外,还能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。物理发泡印花物理发泡微胶囊是一种有热塑性致密外壳、内含低沸点溶剂的微胶囊,平均粒径为10～30um。将其混入涂料印花浆中,印花后在适当高温(110～140℃)下处理,胶囊内部的溶剂汽化,产生足够压力,使塑性化的壁壳膨胀,直径扩大到原来的3～5倍,并冷却至室温后仍保持发泡后的状态,从而获得立体感强的发泡印花效果。热敏变色印花为了能使印花的色泽与图案随环境中的光线、温度或湿度的变化而变化,人们开发出了具有光敏、热敏或湿敏特性的变色涂料，。热敏变色涂料的印花工艺有些就是采用了微胶囊技术。目前使用的这类变色涂料还存在不耐洗、不耐晒、牢固度差的缺点，对热敏变色涂料研究和生产处于领先地位的是日本松井色素工业公司和英国默克公司,他们都有自己的变色涂料系列。上海纤维研究所热敏变色涂料的研究也取得了很大成就。２、在染色加工中的应用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,目前仍处于实验阶段,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,也可以减少染色废水处理的负担,不失是染色工艺的发展方向。利用磁场的染料微胶囊非水系染色法这是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,将染料微胶囊吸附到织物表面、然后在高温作用下使染料受热升华气化,并从破裂的微胶囊中逸出,扩散和深入到织物纤维内部,最后在外磁场作用下,从织物表面去除含有铁磁性粒子的微胶囊壳体残留物。对染色后的涤纶进行染料耐光性试验结果表明:采用这种染料微胶囊非水系染色法,与以水为溶剂的涤纶高温高压染色法相比,染色织物的耐光性没有差别。用几种不同染料的微胶囊进行混配可以得到不同的色泽。实践证明染料微胶囊不仅可以染单色,还可以配色。利用静电场的染料微胶囊非水系染色法染料微胶囊中含有高介电常数溶剂或设法使染料微胶囊表面带有电荷,则可以利用静电场的作用使染料微胶囊吸附在织物上,微胶囊受热后,染料升华冲破微胶囊而上染。用染料微胶囊进行染色加工,目前仍处于实验阶段,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。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,也可以减少染色废水处理的负担,不失是染色工艺的发展方向。利用磁场的染料微胶囊非水系染色法是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,将染料微胶囊吸附到织物表面、然后在高温作用下使染料受热升华气化,并从破裂的微胶囊中逸出,扩散和深入到织物纤维内部,最后在外磁场作用下,从织物表面去除含有铁磁性粒子的微胶囊壳体残留物,整个过程可以通过传送带连续进行。对染色后的涤纶进行染料耐光性试验结果表明:采用这种染料微胶囊非水系染色法,与以水为溶剂的涤纶高温高压染色法相比,染色织物的耐光性没有差别。用几种不同染料的微胶囊进行混配可以得到不同的色泽。实践证明染料微胶囊不仅可以染单色,还可以配色。当染料微胶囊中不含有铁磁性粉末,而是染料微胶囊中含有高介电常数溶剂或设法使染料微胶囊表面带有电荷,则可以利用静电场的作用使染料微胶囊吸附在织物上,微胶囊受热后,染料升华冲破微胶囊而上染。３、微胶囊在织物整理方面的应用为使织物具有良好的使用性能,除了要进行染色、印花等加工外,根据实际需要还常进行抗皱防缩、柔软、抗静电、防油防水防污、阻燃、抗菌防老化等各种后整理,在后整理工艺中,有时使用微胶囊技术有着独特的优势。在后整理工艺中,如果使用的整理剂是疏水性的,当用水作介质时要加入乳化剂,使疏水性整理剂乳化分散到水中才能对织物进行整理。当使用有机溶剂作介质时,则可把疏水性整理剂溶解,这有利于对织物进行整理。但这种方法因有机溶剂价格高,易燃易爆或毒性大等缺点而难以推广。如果使用微胶囊技术把疏水性整理剂与有机溶剂包裹起来,则可以保留非水溶剂整理工艺的优点,又可大大减少有机溶剂用量,而且只要工艺合适完全可以取得非水溶剂整理同样好的效果。疏水性整理剂微胶囊囊芯包括弹性改进剂、抗起球剂、阻燃剂、抗皱剂、抗静电剂、抗油抗污剂、防水剂、柔软剂抗光氧化的紫外线吸收剂等。由于整理剂被包裹在微胶囊中互不影响,所以可以把两种以上整理剂微胶囊同时在织物上处理,这样可以大大简化多种整理剂的加工工艺流程。在织物卫生除臭整理中利用微胶囊的保护和缓释功能使整理剂的作用得到更好的发挥,这类整理剂微胶囊包括香料、除臭剂、驱虫剂、杀菌剂。利用香精微胶囊进行织物的香味整理时,可以减少香精挥发损失使香味更持久。而卫生整理用的微胶囊不仅可以用天然或合成高聚物作壁材,也可以用微生物作壁材。目前各种含有抗菌剂、杀虫剂、防蛀剂的酵母细胞微胶囊在国外已在棉织物和毛织物上使用。在欧洲Akzo已制造和出售了产品系列,称作DiolenBaetekiller。日本的Exlan公司试验把阻燃剂、除臭剂、柔软剂、香料、抗静电剂、紫外线吸收剂等整理剂微胶囊加入合成纤维纺丝液中形成了功能性纤维,进而织成功能性织物。日本三菱螺萦公司也生产过一种含有香精的微胶囊的聚酯纤维,制成的织物有较持久的释香能力,由于香精微胶囊保存在纤维内部,织物经多次洗涤仍可保持香味。这种含香精微胶囊的纤维不仅可作衣物,也可以用于填塞床垫、枕头和动物形状的布玩具。日本钟渊公司开发的一种抗菌纤维就有缓释功能,它是把整理剂加在纺丝浴中,通过溶剂纺丝得到长丝,有与微胶囊缓释功能类似的性质。４、微胶囊整理剂在纺织品后整理中存在的主要问题及解决方法在纺织品后整理中,微胶囊整理剂的应用虽然具有许多优势,但也存在不少问题由于微胶囊的粒径一般较大,不易渗透到纤维内部,通常要采用粘合剂使它固着在纤维或织物上,因此,产品的耐洗牢度较低,这是目前微胶囊整理剂存在的主要问题由于微胶囊整理剂的应用研究起步较晚,而各种整理剂在结构及性能上均存在差异,其微胶囊化的方法以及所用壁材又与整理剂加工对象以及产品用途等因素有关,所以在目前,要制备性能优良的微胶囊整理剂,技术难度较大。因此,加大力度研究微胶囊整理剂的制备技术,特别是用于织物整理的纳米胶囊,并不断降低成本,是目前的当务之急;其次,采用与纤维有良好相容性的天然绿色材料作壁材制备微胶囊整理剂,以保证产品及整理过程无污染,同时与纤维之间又有较大的结合力,从而提高整理品的耐洗牢度。纳米材料及在染整中应用第一节、纳米材料于技术一、纳米技术：1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造“产品”，这是关于纳米技术最早的梦想。七十年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想。1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明研究纳米的重要工具－－扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。1993年，继1989年美国斯坦福大学搬