微胶囊整理织物研究现状yd18024

杜磊a，丁笑君a，邹奉元ab 浙江理工大学；a.服装学院；b.浙江省服装工程技术研究中心，杭州 310018

收稿日期：2ol4-04-03

基金项目：浙江理工大学研究生创新研究项目(YCX13015)

作者简介：杜磊(1989-)，男，山西朔州人，博士研究生，主要从事功能服装与织物染整的研究。通信作者：邹奉元，电子邮箱：zfy166@zstu.edu.cn

原载：现代纺织技术 2014/6；58-62

摘要：如今，既具有功能性又不失时尚的服装越来越受到消费者的欢迎。微胶囊整理织物作为一个服装功能化的研究热点，吸引了许多科研工作者的注意力。文章首先着重介绍相变微胶囊、香味微胶囊和药物微胶囊的芯材和壁材的选择及制备方法，并对微胶囊测试与表征进行介绍。其次，对微胶囊整理的方法及服用化研究进行对比分析。最后对服用微胶囊整理织物的发展趋势进行展望。

关键词：功能服装；相变微胶囊；香味微胶囊；药物微胶囊；织物整理

中图分类号：TS 195.59 文献标志码：A 文章编号：1009-265X(2014)06-058-05

微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。微胶囊技术就是将固体、液体或气体包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术。目前制备微胶囊的方法主要有物理法、化学法、物理化学法。物理方法一般包括：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、挤压法等。化学方法主要包括：界面聚合法、原位聚合法、锐孔法。物理化学法包括：水相分离法、油相分离法、干燥浴法、熔化分散冷凝法等。运用在服装上较多的是相变微胶囊、香味微胶囊、药物缓释微胶囊等[1]。本文简单介绍以上几种微胶囊的制备及在服装上的应用研究现状。

1 相变微胶囊的研究现状

在众多微胶囊里，相变微胶囊是研究最为广泛的，同时其材料的分类方法也有很多。按相变的方式分类，可将其分为，固-固相变，固-液相变，固-汽相变及液-汽相变。应用最为广泛的是固-液相变微胶囊材料。常见固-液相变材料可分为有机类和无机水合盐类[2]。在有机类相变材料中，石蜡是最受关注的。石蜡作为炼制石油的副产品，其化学组成为多种烷烃的混合物，其中直链烷烃正构型烷烃占60%以上，也有少数是异构烷烃和环烷烃。石蜡类的熔点不是一个温度点，而是一个温度范围，因此石蜡的熔解温度可以与系统的工作温度很好地相配合[3]。

Emel Onder等通过选取三种适合纺织品的固态石蜡十六烷、十八烷、十九烷作为芯材材料，采用阿拉伯树胶与明胶作为壁材。对于三种芯材的热储存能力的实验表明，十八烷烃表现出最好的相变焓[4]。Jianli Li等采用石蜡作为芯材，高密度聚乙烯和木粉作为壁材，并在壁材中加入石墨，提高微胶囊的导热性能，实验表明通过加入比重为8.8 %的石墨粉使得微胶囊的导热性能提高17.7%。而且发现加入石墨粉对微胶囊强度没有较大影响[5]。Guiyin Fang等采用正十四烷作为芯材，脲素和甲醛作为壁材，利用原位聚合法制得纳米微胶囊，该微胶囊粒径大小约为100nm，微胶囊包覆率达60%，同时实验表面微胶囊的热稳定性可以通过添加氯化钠来实现[6]。Ahmet Sari等采用正二十八烷作为芯材，PMMA作为壁材制得微胶囊，通过热差式分析及热失重分析，表明该种芯材对于热储能材料具有潜力，并且该类微胶囊通过热循环测试表明有良好的可靠性和反复循环利用的能力[7]。而在实际应用过程中，单组分有机相变材料的熔点都不是很接近人体所需的体温范围或不能保证较大的相变焓，需要按一定的比例制备多组分的相变微胶囊。相变微胶囊服装热湿舒适性测试有如表1的测试方法[8]，在表1测试方法中，较为成熟的是暖体假人和人体-服装-环境传感器[9-10]。这两种测试方法可对附有相变微胶囊的织物进行排列组合来测试，得到相变材料在外层时，更容易与外界环境接触，能更好地对外界环境的变化做出反应[11-12]。另外还可按照人体工效学的测试方法，对真人在人工气候室条件下进行测试分析[13]。

表1 热湿舒适性测试方法对比[8]

2 香味微胶囊的研究现状

在研究香味服装的过程中，不难发现香精和香料都属于易挥发物质，同时它们也容易受到高温、光照、氧气、潮湿和其他因素的影响。微胶囊化是一种保护香精的有效方式，可以使香精免受外部环境的影响和污染，并防止自身的挥发，使得香味达到缓释的效果[14-16]。

Isabel等将百里香精油作为芯材，聚乳酸作为壁材制备出平均粒径为36μm的香味微胶囊，在测试中发现精油前期的释放速度先快后慢，同时研究表明极性化合物的释放速度快于非极性化合物[17]。Teixeira等将多种精油包覆微胶囊化，将织物浸渍于含有微胶囊的溶液里进行处理，并对其耐洗性进行测试，实验表明柠檬香味的微胶囊经过一次家庭洗涤后，香味含量损失率为46%，经过20次家庭洗涤后，香味含量损失率高达97 %[18]。Rodrigues等将柠檬精油作为芯材，聚氨酯脲作为壁材，测试其耐干洗性能，发现1次洗涤后，柠檬香含量损失量为24%，经过5次干洗后，其香味损失量高达97%，但其耐摩擦性能较好，经过3000次摩擦测试后，其柠檬香的损失率为40%，经过9000次摩擦测试后，柠檬香损失率为60% [19-20]。Sansukcharearnpon等将六种香味剂(樟脑、香草、桉树脑、柠檬、薄荷、乙醋酸)作为芯材，壁材为乙基纤维素、羟丙甲基纤维素、乙烯醇的混合高聚物，制备微胶囊，采用了热失重和电子鼻等测试方法来研究香味的释放速度，发现柠檬的释放速度最快，桉树脑和薄荷释放的速度较为缓慢[21]。An Rye Lee等将温州蜜柑作为芯材制备微胶囊，通过硝化纤维素复制法对人体皮肤敏感性进行研究，实验表明所制得的微胶囊不会引起任何过敏现象。同时通过最低抑菌浓度测试方法分别对金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌、痤疮丙酸杆菌三种菌种的抑菌性进行研究，发现其抑菌效果良好，对每种菌种都有一定的抑制作用[22]。Dong等将明胶和阿拉伯胶混合作为壁材，芯材选用薄荷精油，并将转谷氨酰胺酶作为固化剂制备为胶囊，并对其香味释放速度进行研究，研究表明无论在沸水中还是冰水混合物中，香味释放速度均符合一阶释放动力学，而且时间倒数与浓度呈线性相关[23]。目前，香味微胶囊研究，对芯材香味精油的选择尚没有较为深入的研究，只是选用某种精油，未能将香味精油和所需整理织物的参数、色彩相结合，未能更充分地发挥该香氛的特性。同时香味微胶囊的耐久性能较差，香味损失率比较高，提高香味持久性也是香味微胶囊研究的难点，对此可通过减小微胶囊粒径来解决。

3 药物微胶囊的研究现状

将药物微胶囊化不仅可以掩盖异味及某些中药的不良气味，而且还可提高药物的稳定性。药物微胶囊的缓释控释是药物微胶囊化的一个重要目的。用具有特殊性质的壁材制备药物微胶囊，还可以使用药更安全并改变药物的释放行为。

Ka Zhanga等将微藻DHA作为芯材，明胶和阿拉伯胶作为壁材，同样将转谷氨酰胺酶作为交联剂制备微胶囊，研究发现交联剂的参数如硬化时间、温度、pH以及转谷氨酰胺酶的浓度都会对药物的释放速度造成影响。在实验发现，药物释放不完全符合一阶释放动力学，只是在释放的前半段按照此理论，后半段呈现非稳定态扩散状态[24]。Raquel Silva等将吡氧噻嗪包覆于聚乙烯醇形成微胶囊结构，该微胶囊具有较小的粒径、较低的多分散度、较高的稳定性和包覆性。同时发现该微胶囊药物释放

规律符合零级动力学且对人体皮肤细胞没有毒性，可用于临床来治疗炎症性疾病[25]。Ma Zong-hui等将三苯氧胺作为芯材，明胶和阿拉伯树胶作为壁材，通过凝聚法制得微胶囊，首先对其形态、粒径、药物承载量、在试管中的释放速度进行研究，再将此微胶囊附着于棉织物，通过扫描电镜对织物表面进行观测，发现微胶囊与织物紧密联接，经临床测试发现对皮肤无过敏损伤，可用于内衣对乳腺癌进行治疗[26]。Tan T W 等将酮基布洛芬作为芯材、藻朊酸盐和壳聚糖作为壁材，研究干燥方法对包覆于微胶囊中的药物释放的影响，发现冷冻干燥可以减缓其释放速度，使得药物微胶囊达到缓释的效果[27]。此外，Martia将微胶囊粘附于织物上，通过测定处理前后织物重量，利用超声波异丁醇浴来析出微胶囊所包覆的药物以及水和异丁醇1:1混合析出微胶囊所包覆的物质，来探索何种方法和何种溶液适合用于药物微胶囊释放特性的研究[28]。但对于药物微胶囊，从药理学的角度去分析微胶囊所包覆的药物芯材的释放及作用效果的研究文献比较匮乏。

4 微胶囊织物整理方法和测试手段

对织物进行微胶囊整理过程中，织物自身的一些参数对微胶囊的承载量也有一定影响，空隙较大的织物，使得微胶囊更容易粘附于织物的空隙中而耐久性能提高[29]。织物微胶囊整理的方法主要有嫁接法[30]和黏合剂粘合法，在嫁接法中，主要又有如表2所示的四种方法[31]。用紫外照射固化的方法对织物的手感影响较小且可行性较高[32]。在黏合剂粘合的过程中，采用在针板拉幅机上进行浸轧和烘焙处理[33-34]。不同交联剂及条件对于微胶囊

固化的效果也不尽相同，可以对比如下三种交联剂：二羟甲基二羟基乙烯脲(DMDHEU)、聚氨酯粘合剂(polyurethane binders)、丙烯酸粘合剂(acrylic binders)[35-36]来验证。

表2 微胶囊固化嫁接方法对比[31]

对于附着有微胶囊的织物的性状检测，可选用光学显微镜、电子显微镜或荧光显微镜进行观测[37]，也可用接触角测试法[38]、流动电位分析法[39]进行分析，此外，还可以对处理前后的织物进行KES测试，对比其柔软性等各项服用指标的差别[40]。

5 结语

综上所述，对于香味微胶囊和药物微胶囊，最大的问题是微胶囊粒径较大，缓释速度过快，使得未能达到持久的效果，同时粒径过大还会导致在整理过程中大多数微胶囊粘附于织物表面，容易在日常穿着和洗涤中摩擦脱落而损失。而对于服用相变微胶囊，单组分有机相变材料的熔点都不很接近人体所需的体温范围。另外相变微胶囊壁材的导热性能较差，不能将产生的相变焓及时地传导给人体。此外，用于织物整理的微胶囊都是属于单组分微胶囊，其

功能性较为单一，如要赋予织物多种功能性，需将不同功能性的微胶囊整理于织物上，在这样一个过程中，必然会加大各种微胶囊的用量，从而导致织物手感变硬、透气透湿性下降，使得其舒适度降低。因此，今后服用微胶囊的发展趋势就是小粒径、多组分复合功能化，而且当其以合适的方法整理于织物时，既能保证其功能持久性，又要使整理织物满足日常穿着所需的各项服用性能指标。

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