芳香保健微胶囊的研制及其在纺织品中的应用yd9705

王俊华 王峰 蔡再生   东华大学生态纺织教育部重点实验室，上海  201620

收稿日期：2007-07-24

作者简介：王俊华（1975-），女，安徽安庆人，东华大学在读博士，主要从事纺织品功能整理

原载：染整技术2008/1；32-35、49

 

    【摘要】利用微胶囊技术制备了以董衣草为芯材，聚氨酯为壁材的芳香整理剂，其申壁材是由2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚乙二醇(PEG)通过界面聚合的方法所制得，通过单因素和正交试验得到了制备微胶囊的较佳的工艺条件：PEG分子量400，皮芯比1︰2，分散剂海藻酸钠（SA）O.15%，乳化剂聚乙烯醇(PVA)1%，乳化条件950Or/min，反应2h。将此条件下制备的微胶囊应用于织物，可以得到缓释性较长的芳香保健类纺织品。

    【关键词】微胶囊：聚氨酯：董衣草精油：卫生保健织物

【中图分类号】TS195·29   文献标识码：A   文章编号：1005-9350（2008）01-0032-04

 

    从一些天然植物中提取的精油，不仅具有芳香的气味，还具有杀菌、消炎、提神等卫生保健的功能，所以芳香精油很早就引起了人们极大的兴趣[1]。芳香织物可以满足人们对服装时尚、舒适、卫生的需求，为了制得芳香织物，早期通常采用吸附的方法来获得，或将香精加入粘合剂中采用涂层的方法施入织物的表面。这些方法对织物加香，留香时间短，

特别是水洗之后香味便会消失，经济价值不高[2]。为了制备留香时间较长的芳香织物，微胶囊技术便应运而生，这是目前芳香后整理技术的主流[3]。

    在织物的芳香整理中，微胶囊的壁材多采用明胶、阿拉伯胶、蜜胺树脂和环氧树脂等，这些壁材存在甲醛及活性单体易与芯材反应等缺点。为了克服以上壁材的缺陷，本文采用聚氨酯为壁材，制备了以薰衣草为芯材的微胶囊芳香整理剂。并应用于织物，得到了一种留香时间较长的芳香织物。

1   实验

1·1  主要药品

    TDI(上海凌峰化学试剂有限公司)：PEG(Mw400，600，800，1000，2000)、乙二胺(EDA)、催化剂二丁基二月桂酸锡(DBTDL)(上海国药集团化学试剂有限公司)；熏衣草精油(上海AJ香料公司)；褐藻酸钠(SA)、乳化剂PVA(Mwl500)、LAS、TX-l0、平平加0、吐温80、新洁尔灭。

1·3   主要仪器

    Nicolet 4OOD Fnurier Transform infrared (FTlR)(德国Bruker公司)，日本津岛UV-3000紫外分光光度计，XSP-BX9生物显微镜 (上海光学仪器六厂)，VU-V图象分析系统 (北京合众视野科技公司)，高速剪切乳化机(上海威宇机械电子有限公司)，JB9O-D型强力电动搅拌机(上海标本厂)，≤3500激光粒度测定仪(美国Microtrac公司)。

1·3   微胶囊的制备

    壁材聚氨酯是通过典型的界面聚合方法制得。取2gTDl和4g熏衣草精油(皮芯比1︰2混合均匀组成油相，将此油相投入100mL含1%乳化剂的水溶液中，有高速乳化机进行乳化，以得到水包油乳液，为使乳液稳定，加入含有分散剂海藻酸钠的水溶液1OOmL。同时加入4.6g PEG和l%催化剂DBTDL，室温下搅拌一定时间，然后温度升至70℃，加入扩链剂EDA，并继续搅拌lh对壁材进行固化。形成的浆液用30%的乙醇冲洗以去除未反应的TDI和壁材表面的精油，在室温下干燥24h即可得到微胶囊。

1·4   微胶囊的表征

    通过带有图象分析系统的光学显微镜观察微胶囊的分散性及形态；通过激光粒度测定仪测定微胶囊的粒径及分布；通过芯材及微胶囊的红外光谱图以验证微胶囊的形成。

1·5   包载量的分析

取制备的微胶囊0.1g，放入100mL乙醇溶液中，在室温下缓慢搅拌萃取24h，在λmax=198.8nm处用紫外-可见分光光度计测定萃取液的吸光度，代入图1的标准吸收曲线可得到微胶囊的包载量。

图1  薰衣草精油的标准吸收曲线

1·6   芳香保健织物的制备

    制备工艺处方及流程：

    处方：微胶囊香味整理剂(owf)       1%

         低温粘着剂                  适量

         浴比                        1︰20

    流程：室温下浸渍3Omin→焙烘lmin→水洗→晾干。

2   实验结果与讨论

2·1  乳化剂对微胶囊的影响

    乳化剂在微胶囊的制备中有着重要的作用，它降低了油相与水相间的界面张力，形成稳定的水包油乳液，使界面聚合反应顺利进行。本研究采用阴离子型LAS，非离子型TX-l0、平平加0、吐温80、PVA，及阳离子型新洁尔灭等乳化剂，筛选出合适的制备聚氨酯微胶囊的乳化剂。

    从图2(以下所有显微镜照片除注明外，均放大100倍)可以看到，除PVA外，其它的几种乳化剂均不能形成微胶囊，故以下的实验中，均用PVA作乳化剂。

Tween 80

Bromo Geramine

Peregal O

LAS

TX-10

PVA

图2  乳化剂对微胶囊的影响

2·2  分散剂对微胶囊的影响

为避免已形成的微胶囊之间发生集聚，加入分散剂是很有必要的。从图3可以看到分散剂SA的用量对微胶囊分散性能的影响。

SA O%(magnified 4O0×)

SA O.10%(magnified 4O0×)

SA O.15%(magnified 4O0×)

SA O.20%(magnified 4O0×)

图3  分散剂用量对微胶囊的影响

    随着SA用量的增加，微胶囊的粒径逐渐减小。分散剂SA的作用主要是提高体系的粘度，以减少微胶囊之间由于碰撞而引起的凝集，另外SA带有的电荷使微胶囊之间相互排斥，不易接近。但是，随着SA用量增大至0.20%，微胶囊的粒径很小，又使得微胶囊易干粘连在一起，其原因是微胶囊的粒径越小，比表面积越大，体系的能量升高，使体系趋于不稳定，当电荷的斥力不足以克服微胶囊间的引力时，就会发生凝集现象。在后续的实验中我们选用SA的用最为0.15%。

2·3   PEG分子量对微胶囊粒径分布的影响

PEG 400 (magnified 40×)

PEG 600 (magnified 40×)

PEG 800 (magnified 40×)

PEG 1000 (magnified 4O×)

图4  PEG分子量对微胶囊的影响

 

图5  PEG分子量对微胶囊粒径大小及分布的影响

    从图4、图5中可以看出，微胶囊的粒径随PEG分子量的增大而增大。有资料显示，PEG的聚合度愈大，微胶囊壁材的弹性愈好[5]，但随着PEG聚合度的增大，反应体系的粘度显著提高，体系的分散性变差，微胶囊的平均粒径也随之增大。当PEG的分子量达到1000时，已难以形成均一的微胶囊了，

2·4   微胶囊制备工艺的优化

    通过前期大量的单因素实验，正交试验L9(33)的因索与水平选择如表1，试验结果列于表2。

    从表2的极差分析可以看到，三因素对包载量的影响顺序是B＞A＞C，我们认为包载量越大，微胶囊越好，故得到的优化工艺为A1B2C2即PEG 400，皮芯比1︰2反应时间2h。

表l  正交因素水平表

因素

水平1

水平2

水平3

A：PEG聚合度

400

600

800

B：皮芯比

1︰1

1︰2

1︰3

C：反应时间h

1

2

3

表2  正交试验结果

 

A

B

C

包载量%

1

400

1：1

1

88.7

2

400

1：2

2

86.8

3

400

1：3

3

73.5

4

600

1：1

3

86.6

5

600

1：2

1

87.1

6

600

1：3

2

69.3

7

800

1：1

2

86.2

8

800

1：2

3

85.7

9

800

1：3

1

73.3

Ⅰ

83

86.5

80.0

 

Ⅱ

81

87.2

83.0

 

Ⅲ

81.7

72.0

81.9

 

R

1.3

5.2

1.1

 

       注：其它条件：PVA 1%，SA O.15%，乳化速度950Or/min,乳化时间5min

2·5   微胶囊的结构

    图6是薰衣草精油和聚氨酯微胶囊的红外光谱图。          

图6 薰衣草(A)和聚氨酯微胶囊(B)红外光谱图

从图6可以看到，聚氨酯微胶囊与薰衣草精汕的红外谱图很相似，说明前者中含有后者成分。另外在3450-3300cm，和1740-1700cm-1处，分别出现了N-H和脲的C=O双键伸缩振动峰，表明聚氨酯的生成。从红外谱图中，NCO在227Ocm-1处吸收峰的消失及N-H和C=O吸收带的出现，表明TDl和PEG已反应完全，这样我们可以知道所合成的微胶囊，其芯材和壁材是由薰衣草精油和聚氨酯所构成。

2·6  芳香织物的贮香时间

    用前面提到的方法1·5来处理织物，将整理后的织物悬于流动的空气中，3个月仍散发出清幽的香味。

3   结论

    制备聚氨酯芳香微胶囊的较佳工艺条件：PEG400，皮芯比 1︰2，分散剂SA 0.15%，乳化剂 PVA l%，乳化条件950Or/min，5min，反应2h。将此条件下制备的微胶囊应用于织物，可以得到缓释性较长的芳香保健类产品。

4   参考文献

[l]G.Buchbauer,et al.,Methods in Aromatherapy Use of Fragrance and Essential Oils as Medicaments [J]Flavour and Fragrance Journal, 1994,9 (5):217-222

[2]Gneil Martin.Olfactory Remediation: Current Evidence and Possible Application [J]Soc.Sci.Med ,1996,43 (1): 63-65

[3]K.Hong, S.Park, Melamine resin microcapsules containing fragrant oil: synthesis and characterization [J]Materials Chemistry and Physics, 1999,58: 128

[4]Zhang yong-bo.Gao lai-bao.Study on polyurethane fragrant microcapsules [J]Journal of Tianjing Polytechnic     University.1999.(20):13-14

[5]K.Hong,S.Park.Preparation of polyurethane microcapsules with different soft segments and their characteristics [J]Reactive & Functional Polymers.1999,42:196