茉莉香精微胶囊的制备及其芳香织物的耐久性能研究yd15319

汪季娟1 徐宁2    1.上海瑞现实业有限公司上海201620  2.东华大学化学化工与生物工程学院上海201620

收稿日期：2012-02-21

作者简介：汪季娟(1980-)，女，硕士研究生，主要研究方向：新型染整技术

原载：染整技术2012/7；1-5

 

【摘要】采用原位聚合法制备了茉莉香精微胶囊，对棉织物进行了芳香整理并深入研究了其耐久性能。结果表明：红外光谱(FTIR)和光学显微镜(0M)分析显示成功制备了茉莉香精微胶囊，其平均粒径约为2.6µm且具有较好的热稳定性能。运用浸轧-焙烘工艺对棉织物进行芳香整理研究发现聚氨酯粘合剂处理的芳香织物最高可以耐5次水洗，聚丙烯酸粘合剂处理的芳香织物最高可以耐15次水洗且提升焙烘条件有利于提高其耐水洗性能，聚氨酯粘合剂的最佳焙烘工艺为150℃下处理2min，聚丙烯酸粘合剂的最佳焙烘工艺为160℃下处理2min，整理后织物的断裂强力和硬挺度有一定的提高，游离甲醛含量达到内衣释放标准。

【关键词】茉莉香精微胶囊；芳香整理；缓释性能；粘合剂

【中图分类号】TS 195.29 文献标识码：A 文章编号：1O05-9350(2012)07-0001-05

 

现代研究表明茉莉花香对失眠、焦虑、烦躁等症状有良好的缓解作用。传统药物虽然效果明显，却容易使服用者上瘾且会引起抑郁、眩晕、低血压、协调能力受损等副作用，茉莉香气能缓解焦虑、促进睡眠，比传统药物更适合于医疗保健，但其易挥发的特性既使之味道过于浓郁也使得功效难以持久[1]。香精的微胶囊化可使香精缓慢地释放并避免其受到阳光、湿气、氧气等因素的影响[2]。将香精微胶囊整理到织物上可以制得具有芳香医疗保健作用的纺织品，从而提高纺织品的附加值。

由于微胶囊与纤维间没有亲和力，所以需要借助粘合剂将其固着在织物上，并经过高温焙烘使粘合剂形成聚合物膜并与纤维发生交联，这时微胶囊会由于化学交联或者由于嵌入聚合物膜而固着在织物上，在这些情况下微胶囊仍然可以缓慢释放。通常在热焙烘过程中，织物要在130～170℃下高温处理1～10min，但是热焙烘对芳香织物的耐久性具有矛盾的两个作用，一方面提升焙烘条件有利于粘

合剂的成膜交联，从而提高微胶囊的固着牢度，另一方面过高的焙烘条件也会加速微胶囊内香精的挥发。本文运用原位聚合法制备出茉莉香精微胶囊，并研究了粘合剂种类及其焙烘条件对棉织物芳香整理的耐久性能的影响。

1  实验

1.1 材料与仪器

材料：茉莉香精(上海雅加香精香料有限公司)，部分醚化的蜜胺树脂(自制)，大分子乳化剂PDA(自制)，乙醇、氨水、乙酸(AR，国药集团)，退煮漂白棉布20cm X 10cm(三元控股)，

聚氨酯粘合剂Baypret Nano PU、聚丙烯酸粘合剂Acramin ALW-T(拓纳化学)， 白猫标准合成洗涤剂(上海白猫专用化学品有限公司)。

仪器：高剪切分散乳化机(上海弗鲁克流体机械制造有限公司)，640-IR型傅里叶红外光谱仪(美国Varian公司)，LS 13320型激光粒度仪(美国贝克曼库尔特公司)，多媒体光学显微镜(日本尼康公司)， 热重分析仪TG209F1(德国耐驰仪器制造有限公司)，UPE1连续式织物热定型机(台湾瑞比)，浸轧机P-AO(北京纺织器材研究所)，U-3310紫外分光光度计(日本日立公司)，HIOK-S双臂万能材料试验机(美国Tinius Olsen公司)，滚筒洗衣机(荣事达).，Datacolor SF600电脑测色配色仪(Datacolor公司)，斜坡硬挺度仪(SDL ATLAS公司)。

1.2 实验步骤

1.2.1  微胶囊的制备

将10g香精、22g高分子乳化剂PDA、蒸馏水在高剪切乳化机中高速均化。将均化的乳液倒入三口烧瓶，用乙酸调节pH值至4～5，按照1:1的芯壁比以0.6mL／min的速度向乳化体系中添加三羟基三聚氰胺预聚物，升温至65℃，保温1.5h，进行单层造壁；将上述体系冷却至室温，在搅拌的条件下添加六羟基三聚氰胺预聚物，升温至75℃ ，保温2h，进行双层造壁。反应结束后，用氨水调节pH值至9结束反应并加入足量尿素除去微胶囊的游离甲醛，最后过滤，反复水洗、乙醇洗除去表面的香精，烘干。

1.2.2  织物芳香整理

运用浸轧-焙烘工艺进行芳香整理，整理工艺及焙烘条件分别如表1和表2所示：

表1 芳香整理液组成及配方

组分

工作液A/g

工作液B/g

微胶囊粉末

4.5

4.5

聚氨酯粘合剂(30%)

46

0

聚丙烯酸粘合剂(40%)

0

35

加水至

200mL

200mL

芳香整理流程：

织物的芳香整理工艺：剪取20cm×10cm的纯棉织物→在整理液中二浸二轧(轧余率70％～80％)→80℃预烘1.5 min→焙烘。

表2  焙烘条件

编号

焙烘条件A

焙烘条件B

温度/℃

时间/min

温度/℃

时间/min

T1

150

1

150

1

T2

150

2

150

2

T3

160

1

160

1

T4

160

2

160

2

T5

170

1

170

1

T6

170

2

170

2

1.3  测试及表征

红外光谱(FT-IR)：采用KBr压片法测试茉莉香精、蜜胺树脂、微胶囊的红外谱图。

微胶囊形貌：将微胶囊分散在水中，通过配备有CCD摄像机的光学显微镜 (OM)观测其形貌及分散性。

微胶囊粒径：微胶囊的水分散体经超声波处理后，使用激光粒度仪测定微胶囊的粒径分布及平均粒径。

热重分析(TG)：采用热重分析仪测量微胶囊、茉莉香精、蜜胺树脂的TG曲线，热重分析仪的温度扫描速率是10K／min，温度范围为20~400℃，测试过程中有氮气保护。

织物香味测量采用主观与客观相结合的方法，主观法测量是基于路易斯 所使用的方法，水洗后的织物在24h内经5名裁判评价香味是否存在。具体如下：将水洗后的样品在衣架上放置1h来平衡香味的挥发，为了防止误判，裁判不能进入或者靠近平衡房间，平衡后将样品带到裁判所在的评价房间。为了检测气味，将样品放置在桌上，裁判用指甲在织物上划开一个“× ” ， “× ”的大小约为3cm×3cm。裁判对香味的存在与否的回答就是

“是”或“否”。裁判的评价时间不超过15min，裁判间隔15min，如果大多数的裁判认为香味存在的，则判定织物的香味是存在的。

香味的客观法评价是采用吸光光度法进行测定，将1g试样放入装有无水乙醇溶液的圆底烧瓶中，75℃回流1h后，过滤，测滤液的吸光度，从茉莉香精浓度-吸光度标准曲线中查出此吸光度所对应的香精浓度，从而得出织物上香精的含量。

织物芳香整理的水洗测试参照GB／T8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》 断裂强力参照GB／T 3932.2-1988，硬挺度参照GB／T 18318-2001，织物游离甲醛含量测试参照GB／T2912-1998。

2  结果与讨论

2.1  FTIR谱图分析 .

图1显示了茉莉香精微胶囊、蜜胺树脂、微胶囊的红外谱图，从茉莉香精的红外谱图中可以看出，茉莉香精在1725cm-1处存在强烈吸收，即C=0的伸缩振动吸收峰，从蜜胺树脂的红外谱图中可以看出蜜胺树脂在1570cm-1和810cm-1处的强烈吸收，其分别为C=N的伸缩振动吸收峰和三嗪环的特征吸收峰，这些特征吸收峰在曲线C即微胶囊的红外光谱图都存在，这说明茉莉香精已成功的被蜜胺树脂所包埋。

image001.jpg

a：茉莉香精红外谱图，b：蜜胺树脂红外谱图，C: 微胶囊的红外谱图

图1茉莉香精、蜜胺树脂、微胶囊的FTIR谱图

2.2  微胶囊形貌观察及粒径分析结果

image012.jpg

image013.jpg

a： 40×

b： l 00 X

图2  微胶囊的形貌

图2显示了茉莉香精微胶囊的光学显微镜图片，从图中可以看出微胶囊的形貌呈球状，其粒径位于2 µm到5 µm之间不等，图3显示了茉莉香精微胶囊的粒径分析结果，可以看出，微胶囊的平均粒径为2.6 µm左右，且粒径分布较为集中。

image014.jpg

Particle Diameter／µm

图3微胶囊的粒径分布

2.3  TG分析

image015.jpg

a：茉莉香精，b：微胶囊，C：蜜胺树脂

图4  TG分析

图4显示了茉莉香精、微胶囊及蜜胺树脂的热重分析图。从图中可以看出，茉莉香精在200℃前即挥发完毕，而经过微胶囊化后其在200℃时的失重率约为10％，微胶囊在350℃左右急剧失重，结合C曲线可以认为其原因在于此时蜜胺树脂发生了裂解所导致。

2.4  芳香织物的耐水洗性能

2.4.1  聚氨酯粘合剂处理的芳香织物的耐水洗性能

聚氨酯粘合剂由于整理后织物具有出色的手感及形成的膜具有出众的弹性而被广泛使用。图5显示了经聚氨酯粘合剂处理的芳香织物的耐水洗性能，从分析结果可以看出，经聚氨酯粘合剂处理的芳香织物的耐水洗次数最多为5次且提升焙烘条件有利于提高其耐水洗性能，当焙烘条件为150℃下处理2min

时，芳香织物可以经受5次水洗，进一步提升焙烘条件并没有提高其耐水洗性能，这说明焙烘条件为150℃下处理2min时，粘合剂的交联和香精的挥发已经达到了初步的平衡，进一步的提升焙烘条件将不利于耐水洗性能的提升。

image016.jpg

上图：主观评价结果：下图：客观分析结果

图5聚氨酯粘合刺处理的芳香织物耐水洗性能

2.4.2  聚丙烯酸粘合剂处理的芳香织物耐水洗性能

image017.jpg

上图：主观评价结果；下图：客观分析结果

图6聚丙烯酸粘合剂处理的芳香织物耐水洗性能

    聚丙烯酸粘合剂广泛应用于织物的颜料印花及其它后整理。图6显示了经聚丙烯酸粘合剂处理的芳香织物耐水洗性能，从结果可以看出，经聚丙烯酸粘合剂处理的芳香织物的耐水洗次数可以达到15次且提升焙烘条件有利于提高其耐洗性能,当焙烘条件为160℃下处理2min时，芳香织物可以经受l5次水洗，进一步提升焙烘条件并没有提高其耐水洗性能，这说明焙烘条件为l60℃下处理2min时，聚丙烯酸粘合剂的交联和香精的挥发已经达到了初步的平衡。进一步地提升焙烘条件不利于耐水洗性能的提升。

2.5  芳香织物物理机械性能

2.5.1  芳香织物的断裂强力及硬挺度

image018.jpg

图7芳香织物断裂强力及硬挺度

                图中OF为未处理织物

    图7显示了芳香织物的断裂强力和硬挺度测试结果，从图中可以看出，棉织物经过芳香整理后其断裂强力和硬挺度有了一定的提高且相同条件下聚丙烯酸粘合剂处理的芳香织物其断裂强力和硬挺度高于聚氨酯粘合剂，此外随着焙烘条件的提升其断裂强力和硬挺度也分别得到了提高，出现这些变化的原因可能在于粘合剂经焙烘后成膜并交联，焙烘条件越高交联程度越大，此时聚合物膜与纤维共同承担外力并限制了纤维的活动性，因此整理后织物的断裂强力和硬挺度得到提高并随着焙烘条件的提升而提高。从两种粘合剂所处理的芳香织物的耐水洗性能可以看出相同焙烘条件下聚丙烯酸粘合剂的成膜及交联程度高于聚氨酯粘合剂，因此其断裂强度和硬挺度高于聚氨酯粘合剂。

2.5.2  芳香织物游离甲醛含量

表3 芳香织物游离甲醛含量

样品

吸光度

甲醛的含量／µg

织物的重量/g

甲醛的浓度/ppm

PU处理织物

0.331

49.05

1

49.05

PA处理织物

0.362

54.04

1

54.04

注：PU：聚氨酯粘合剂，焙烘条件为T2；PA：聚丙烯酸粘合剂，焙烘条件为T4

表3显示了芳香织物游离甲醛的含量，从表中可以看出芳香织物的游离甲醛含量均达到了“ECO-TEX100标准”关于内衣游离甲醛含量的标准。

3  结论

(1)运用原位聚合法成功用蜜胺树脂将茉莉香精包埋，微胶囊形貌呈球状，其平均粒径约为2.6µm且粒径分布较为集中。

(2)运用浸轧一焙烘工艺对棉织物进行芳香整理，研究发现聚氨酯粘合剂处理的芳香织物最多可以经受5次水洗，聚丙烯酸粘合剂处理的芳香织物可以经受15次水洗，提升焙烘条件有利于提高芳香织物的耐水洗性能。聚氨酯粘合剂处理的最佳焙烘条件为150℃处理2min，聚丙烯酸粘合剂处理的最佳焙烘条件为160℃处理2min。

(3)芳香整理后织物的断裂强力最高增加约8.7％，硬挺度最高增加约22.2％，聚氨酯粘合剂处理的芳香织物断裂强力和硬挺度低于聚丙烯酸粘合剂，两者的游离甲醛含量达到了内衣的释放标准。

4  参考文献

[1]唐志强.茉莉花香：镇定效果堪比安定，还不上瘾[N].新华每日电讯，2010-07-12(007).

[2]Gordon Nel son.Micr0encapsu1ation in texti1e finishing[J].Review-of-Progress-in-Coloration-and Related-Topics，2001，31：57-64 .

[3]Li. Shiqi， LewiS. Joy E.， Stewart. Nei1 M.，Oian. Lei et a1. Effect of finishing methods on washing durabi1ity of microencapsu1ated aroma fini shing[J]. Journal of Textile Institute，2008。99(2)：177-183.