研究微胶囊技术应用于纺织染整研究进展

据报道，我国每年27亿吨的工业污水只有不到30％经过处理，而处理过的污水不到5o％达到国家排放标准。中国是全球环境问题尤其突出的地区之一。印染行业是污染大户，主要是对水资源的污染。印染行业是纺织工业用水量较大的行业，水作为媒介参与整个染整加工过程。印染废水水量大，色度高，成分复杂，废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱，纤维杂质及无机盐等，染料结构中硝基和胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性，严重污染环境。染整加工是耗水量极大的生产过程。据统计，每染lOOkg织物，使用不同的染料耗水量大致如表1。一个年加工能力为6000~7000吨的中型印染厂，每年耗水量超过1Mt，这些水使用后全部成为工业污水。长期以来围绕清洁生产这个课题，染色工作者进行了大量的探索和试验，研究开发环保型染料、助剂；开发非水系染色；采用溶剂染色法、气相染色法、转移印花(染色)法以及磁性吸附转移染色法等效果均不是特别理想。比如，转移印花技术的优点是工艺流程短、设备简单、无需水洗或者以水为介质，但是不足之处是转移纸只能一次性使用，不仅成本高，还因转移纸以及转移纸上残留染料仍会造成污染。又如超临界二氧化碳染色工艺有很多优点，但是技术条件苛刻，数百个大气压下运转是机械制造和设备操作、维修上的难题，因而工业化应用进展迟缓。而微胶囊化染料染色是一种以常规设备和水为介质，但不破坏水质的清洁生产工艺。1微胶囊及其技术应用微胶囊是一种具有聚合物壁壳的微型容器、包装物，是直径为5~200um的微小胶囊，它能包封和保护其囊芯内的固体微粒或液体微滴。包封用的皮膜(壁壳)物质称为壁材，被包的囊芯物质称为芯材。芯材可以是单一的，也可以是混合的；可以是固体、溶液、水分散液或油剂，也可以是气体。微胶囊技术，是将某种物质用某些高分子化合物或无机化合物，采用机械或化学方法包覆起来，制成颗粒直径1-500um，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来的一种技术。从20世纪50年代美国的Green和Sehleicher对染料进行微胶囊化来制备无炭复写纸到70年代中期，微胶囊技术已经在医药、农业和化工方面得到了广泛的应用。目前，国际上已把该项技术列为21世纪重点研究和开发的高新技术之一。微胶囊技术在纺织行业中的应用较晚。目前主要用于变相材料、新颖染料、特种助剂以及医用纺织品等方面，开发了具有特殊美学功能和优点的发泡印花、发泡涂层以及发泡植绒工艺，还有隔热、隔音性能和医疗效用的新型纺织产品。在20世纪80年代国内曾开发出用于后整理(香料、防臭、杀菌)的微胶囊技术。了解到20世纪70年代，日本matsui公司发表了分散染料最适合微胶囊化的观点。据报道，日本hayashi化学公司已开发出微胶囊化染料，并应用于涤纶、腈纶、聚酰胺和羊毛等纤维染色，获得多色效应；日本林化学公司将反应性染料以水为溶剂进行微胶囊化，制得MCP—T型微胶囊染料，当胶囊中染料向纤维转移并固着后，呈现出微细的雪花颗粒状色彩；欧美等国也有此类报道。国内对微胶囊染料的研究和开发正在迅速发展。上海交通大学化学化工学院研究以尿素和甲醛为壁材，酸性红GP为芯材的微胶囊染料制备技术；苏州大学材料工程学院研究B-CD：对分散染料的包结性能，探讨染料微胶囊包结技术；中南大学化学化工学院试验了耐晒黄G的微胶囊包覆技术；北京市纺织科学研究所采用相分离的复凝法对传统的明胶一阿拉伯树脂进行改进，制得分散染料微胶囊；上海东华大学采用原位聚合法，以蜜胺树脂预缩体及乙烯类单体作为微胶囊壁材的单体，以及采用界面聚合法，以双或多异氰酸酯化合物作为壁材单体，以分散染料为芯材，制备了微胶囊化分散染料，并应用于高温高压染色、热熔染色和转移印花，达到理想效果。2本课题组初步的工作由于瓜环与冠醚、环糊精结构相似，具有独特的外部亲水、内部疏水的分子结构，可以依靠端口的羰基氧原子可以与有机氨离子通过偶极力和氢键相互作用，所以它可以对大小合适的有机氨进行包结形成稳定的络合物。而大多数染料分子中具有氨离子和亚氨离子，可能能够与具有刚性结构的瓜环形成包结配合物，本文尝试利用紫外吸收光谱分析方法考察了八元瓜环Q[8]与酸性金黄G相互作用的情况，为瓜环在在微胶囊染料及印染污水处理探索实验依据。瓜环和客体的结构如下：我们采用摩尔比法即：固定染料客体浓度1.00×10-4mol／L(酸性金黄G浓度)一定，改变瓜环Q[8]的浓度配制一系列不同物质的量之比的溶液。等摩尔比连续变化法(Job法)：固定测试液中主客体即(Nq+.Nk)总浓度为4.80×10-5mol／L，逐渐改变主客体的物质的量比例，配制成(NQ／Nq+Nk=0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、1.00)系列待测溶液。看到测定结果显示：Q[8]与酸性金黄G形成多种模式包结配合物(见图2)3结论与展望微胶囊技术是近20年来迅速发展的先进技术，它以自己独特的优点广泛地应用于许多领域。但在设计一种微胶囊时，必须考虑壁材的物理和化学性质、微胶囊的释放机理以及所有组分的最终结果，通过将系统中的有益性质优化，并尽量降低其缺陷，才能设计出切实可行的微胶囊产品。近几年对各种各样的壁材、填料及微胶囊制备方法的研究，在许多课题取得可喜的成果，在化工、食品、医药等领域的应用将日益广泛。fhvtvh北京印花税