芳香微胶囊

芳香微胶囊4-6

资料来源：聚氨酯型芳香微胶囊整理剂的研制及其应用，曹虹霞高来宝

摘自：五届全国后整理论文集；33

本研究采用界面聚合法，选用聚氨酯作为皮材，采用不同的制备工艺，合成出皮材封闭性能不同的芳香微胶囊。

1.2制备方法

1.2.1一步法：

将乳化剂、水溶性聚合物单体如聚乙二醇、水溶性引发剂或扩链一交链剂加入适量水中搅拌均匀，将香精、油溶性聚合物单体如2，4甲苯二异氰酸酯油溶性引发剂或扩链—交链剂混合均匀后，滴加到上述水溶液中，快速搅拌，加热并保持恒温一定时间后得微胶囊悬浮液或胶体溶液。

1.2.2两步法：

预先将发生反应的单体物质如聚乙二醇和2，4甲苯二异氰酸酯加入适当溶剂如丙酮中，搅拌并控制反应温度，反应至一定粘度后停止，制备出预聚物。

在此预聚物中加入香精等其他油溶性物质，混合均匀，作为油相，按一步法滴入到已准备好的水相中，快速搅拌，加热并保持恒温一定时间后得微胶囊悬浮液或胶体溶液。

2制备工艺对微胶囊性能的影响

2.1制备方法对微胶囊结构，皮材的机械强度、密封性的影响

不同的制备方法可制备出不同结构的微胶囊。不同结构的微胶囊示意图见图一：

图一不同结构的微胶囊示意图

本研究采用界面聚合法制备微胶囊，单体二异氰酸酯溶于油相中，单体二元醇、二元胺、对苯二酚溶于水相，反应在两相界面发生。反应完成后，香精被包裹于聚氨酯皮材中，形成的微胶囊属于单核球形。在显微镜下拍摄的挤压下的微胶囊破裂及残剩的微胶囊的空壳的照片，充分的说明了这一点。当用二步法制备微胶囊时除大多形成单核球型也有少量多核微胶囊生成。见图二，图三，


图二	图三

本实验采用了一步法和两步法两种制备方法。一步法工艺较为简单，反应时间短，但由于反应是在水中进行，二异氰酸酯，与水反应，产生二氧化碳气体，使微胶囊壁变得疏松，制得的微胶囊其机械强度及密封性均较差。而两步法首先使用异氰酸酯与聚乙二醇发生预聚反应，生成具有一定粘度的预聚物。将此预聚物与香精混合后再如一步法反应所述发生扩链及交联反应。这样，在预聚过程中大量的异氰酸酯基已与羟基发生了反应，减少了与水反应生成二氧化碳的几率，从而使微胶囊皮材的机械强度与密封性均得到改善。因此，一步法制备的微胶囊使用初期香强度很大，但留香时间远不如两步法制得的微胶囊。

2.2催化剂种类对微胶囊合成反应的影响

用于聚氨酯合成反应的催化剂通常有两类：一类为有机碱；另一类为有机金属化合物。根据资料报道，不同的催化剂对不同的反应催化作用各不相同。二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡等对NCO／ROH型反应的催化能力比叔胺强得多见表一。但对于NCO/H2O型反应则以胺类较佳。见图四

图四异氰酸酯与水的反应速率

1. 1. 1. 三乙撑二胺

2. 2. 2. 三乙胺

3. 3. 3. 二月桂酸二丁基锡.

4.辛酸亚锡

微胶囊的制备过程中反应发生在油相与水相的界面，囊壁是不断增厚的，反应中二异氰酸酯与水的反应应得到抑制，否则，大量二氧化碳的产生，将使囊壁的密封性下降，留香时间缩短。因此应选用对NCO/ROH催化剂作用强的有机锡类催化剂。实验中若选用三乙烯二胺作为催化剂，则随着其加入量的增加，反应中气体溢出现象越来越明显。当加入过量的三乙烯二胺时，会生成松软的海绵状泡沫，而不能形成微胶囊。

催化剂品种	异氰酸酯与聚丙二醇在甲苯中，于30℃达到50%反应所需时间分钟
无催化剂	大于1600
三乙烯二胺	100
二月桂酸二丁基锡	46
辛酸亚锡	5
环烷酸铅	65

2.3不同二羟基化合物的加入对微胶囊皮材性能的影响

当用一步法制备微胶囊时，若选用对苯二酚与二异氰酸酯发生反应合成皮材，由于二者均为硬链段，诸多苯环的存在，空间位阻较大，使整个大分子没有一定的韧性，所得微胶囊很硬且较脆，受力后极易破碎，使用受到一定限制。采用两步法合成时，其预聚反应进行得很快，瞬间反应体系粘度变得很大，预聚反应达30min后，已无法作为预聚物进行微胶囊的制备。而选用不同聚合度的聚乙二醇来制备预聚物，增加了聚合物中的软链段，改善了皮材的脆性增加了其弹性。然而，当聚乙二醇的聚合度增大后，其预聚物的粘度随之增大，微胶囊的分散变得较差。当聚合度增大到1000后已基本不能生成微胶囊。图五、图六、图七、图八是以不同聚合度聚乙二醇为原料制得的微胶囊的显微镜照片。


图五PEG300照片	图六PEG400照片

图七PEG1000照片	图八PEG1500照片

2.4乳化剂的加入对微胶囊粒径的影响

为获得所需大小的微胶囊，乳化剂的加入是必须的。乳化剂减小了油水的界面张力，使油相可均匀地分散在水相中，形成稳定的O/W型乳液，使界面聚合反应得以顺利进行。实验发现，十二烷基硫酸钠对于两步法微胶囊制备的分散性有显著影响。十二烷基硫酸钠属于阴离子型表面活性剂中硫酸酯盐类的一种，它为此类表面活性剂的典型代表，具有良好的乳化性能。如图所示是十二烷基硫酸钠不同浓度下微胶囊的分散性照片，微胶囊粒径的大小随着十二烷基硫酸钠的浓度变化十分明显，实验结果表明十二烷基硫酸钠的浓度为0.1%时制得的微胶囊的大小适合于织物整理。


图9、十二烷基硫酸钠0.10%		图10、十二烷基酸钠0.05%

图11、十二烷基硫酸钠0.2%		图12、十二烷基硫酸钠0.3%

图13、pH值为5的照片图	图14、pH值为6的照片		图15、pH值为 7的照片

2.5 pH值对微胶囊粒径及分散性的影响

除加入乳化剂十二烷基硫酸钠之外，为保证所形成的微胶囊粒具有均匀的分散性，固体形成后不粘连，可形成稳定的悬浮液或胶体溶液，还需加入各种乳化剂、分散剂、扩散剂等，有天然的，也有合成的。这些物质有些对pH值颇为敏感。pH值的改变会影响其作用或发生电性改变，或产生凝聚等现象。因此，反应过程中，pH值的控制也很重要。图十三～十九是不同pH值下制得的芳香微胶囊分散性照片。


图16、pH值为8的照片	图17、pH值为9的照片

图18、pH值为10的照片	图19、pH值为11的照片

3.芳香微胶囊在纺织品上的整理工艺

用于纺织品芳香整理的微胶囊由于兼顾留香时间、香的释放强度、印花工艺、浸轧整理工艺等因素，对其密封性、粒径的大小有一定要求。不同场合使用不同类型全封闭或半封闭的微胶囊。

微胶囊粒径越大，所含香精越多，在相同密封性的条件下，留香时间越长。但考虑到印花工艺粒径需小于印花网孔径，浸轧工艺粒径需能嵌入到纤维缝隙中，因此，一般用于印花工艺微胶囊粒径在20μm左右，用于浸轧工艺的粒径在10μm以下。

微胶囊加入量越多，留香时间也相对增长，且主要影响香的强度。不同的香精由于香型不同对人的嗅觉的影响也不同，因此，对织物进行处理时加入量也不同，依香型而异。通常，印花浆中加入15～20%视印花面积大小而定，浸渍液中加入1～2%依轧余率而定，则能使人感觉到淡淡幽香。

微胶囊皮材中残留有未反应的活性基团，与纤维有一定的亲和力。但由于微胶囊是固体颗粒，若想提高耐水洗性，仍需加入一定的粘合剂。但粘合剂一般以低温自交联型为宜。加香整理应避免高温和时间过长，温度越低，时间越短，留香情况越好。一般说来，加工工艺温度不宜大于110℃，时间不超过1分钟。

粘合剂的加入量依具体情况而定。若单纯强调耐水洗次数，则可加大用量。但用量过大对织物手感会产生影响。因此，一般印花用量为25%～30%，浸渍为1%～2%，亦可选用合适的柔软剂同时进行柔软整理。

印花工艺参考配方：
微胶囊香精乳液	30g
低温粘合剂	20g～30g
增稠剂	适量
加水	至100g
浸轧工艺参考配方：
微胶囊香精乳液	1g～2g
低温粘合剂	1g～2g
加水	至100g
轧余率100%，轧余液回用

喷洒工艺参考配方与浸轧法基本相同或浓度适当提高。对于毛织物：毛衣、毛线、毛毯等适用。

4.用途领域

纺织品的芳香整理，不仅可以给人以高雅的享受，更具有医疗保健功能，这一点已通过脑电波的测定得到了证实。日本的二宫教授在其研究报告中指出：机械群发的α波因为柠檬香的存在而大大减弱。另外，茉莉香具有比咖啡大一倍的醒神的效力、薰衣草具有镇静宁神的疗效也都为脑电波所证实。因此，纺织品的芳香整理既具有经济效益，又具有社会效益。根据芳香的心理医疗效果，用不同的香型整理在不同织物上，可具有不同效果。将具有催眠作用的橙花油、薰衣草等精制成全封闭型微胶囊，整理在枕巾、枕套等床上用品上，当人因失眠而辗转反侧时，将会使微胶囊破裂而释放出香气，催人入眠。将具有厌烟作用的柠檬油、肉桂油、丁香油等香精制成缓释型微胶整理在领带、衬衣等地方，对戒烟者有所帮助。将具有抑制食欲作用的艾蒿精油、桉树油制成封闭型微胶囊，整理于手帕上，使用者在用餐前擦手、擦面部时，将微胶囊挤破，有助于节食者。将具有兴奋作用的薄荷、柠檬等香型微胶囊整理于书包、铅笔包、衣物、布玩具等物件上，会帮助学生提神醒脑，振奋精神专心学习。用薄荷、青苹等芳香微胶囊整理的夏凉被，在炎炎的夏日中给人一丝清凉。同时，大多香精具有杀菌、防腐、抗虫的功能。穿着使用由此整理过的纺织品将会收到意想不到的效果。芳香整理给了纺织品又一新的功能，也给了纺织业一片新的天地。