羊绒织物环保微胶囊防蛀整理

M. Basuk, S. Pandit

运动技术卓越中心 羊毛研究协会 (印度)

印度有2种产羊绒的山羊品种，即张坦羊(Changtangi)和奇谷羊(Chegu)。张坦羊驯养在拉达克(查谟、克什米尔)[Ladakh (Jammu，Kashmir)]地区，而奇谷羊驯养在拉胡尔(Lahul)、斯皮提(Spitti)、金纳尔(喜马偕尔邦)[Kinnaur(Himachal Pradesh)]、乌塔尔卡斯希(Uttarkashi)、杰莫利(Chamoli)及皮托尔加尔(乌特拉坎德)[Pithorgarh (Uttrakand)]地区。印度每年从近25万只山羊中获得40～50 t羊绒。这些纯羊绒的净值约为35亿卢比(4 080万欧元)，通过披肩制造业增值后可获取的价值约200亿卢比(23 344万欧元)。印度大部分羊绒纤维用于制造披肩，主要集中在克什米尔山谷。克什米尔生产的羊绒产品多以高价出口为主。

与羊毛类似，羊绒也存在被蛀虫侵袭的问题。相比于毛织物产品，羊绒产品成本更高，价值更高，非常有必要对其进行防蛀处理。

各种植物精油是从植物中提取的挥发性亲脂组分，具有良好的防蛀虫活性。将其与生物可降解组分制成合适的制剂以避免其快速降解和挥发，才能满足其商业应用需求。这些精油可微胶囊化以提高耐用性。微胶囊体系可避免精油的降解和挥发，防止挥发性芳香成分的损失，同时允许精油持续释放，改善芯材的受控释放和稳定性。

1 试验

1.1 主要材料

精油：取自草本植物薄荷、桉树、百里香叶、芦荟、迷迭香、薰衣草、丁香和印楝。

织物：面密度为100 g/m2的100%羊绒织物或羊毛织物。

1.2 精油的微胶囊化

三聚氰胺与甲醛用于制备微胶囊的壁材，精油为芯材。采用温控高速机械搅拌和磁力搅拌相结合的方法制备微胶囊。

1.2.1 材料及用量

每种精油取20 mL。

三聚氰胺：5.46 g；甲醛：11.67 g；月桂基硫酸钠(SLS)：7.50 g；聚乙烯醇(PVA)：1.25 g。

质量分数为10%的碳酸钠溶液用于调节预聚合物溶液的pH值。质量分数为5%的硫酸溶液用于调节制备胶囊溶液的pH值。

1.2.2 工艺条件

精油乳状液：200 mL；三聚氰胺与甲醛(MF)预聚合物溶液：200 mL；加热之前预聚合物溶液的pH值为8.6。

在70 ℃和1 500 r/min下进行MF预聚合。在室温和3 000 r/min下进行精油液体乳化。在70 ℃和1 500 r/min下进行微胶囊化，其中pH值为3.0。微胶囊溶液在40 ℃的烘箱中干燥15 h。

1.2.3 制备精油乳液

将SLS细粉加入蒸馏水(200 mL)中混合制成乳化液。室温条件下，在30 min内将精油缓慢加入此溶液中，同时使用高速剪切机械搅拌器在3 000 r/min下持续搅拌混合物。将PVA水溶液加入混合物中，并继续搅拌30 min。将甲醛和三聚氰胺分别加入蒸馏水(200 mL)中制得MF预聚体。加热该溶液前，混合物的pH值用质量分数为10%的碳酸钠溶液调节至8.5～9.0。将温度升高至70 ℃，持续搅拌。混合物变成透明状，即为MF预聚体。将MF预聚体缓慢加入所制备的精油乳液中用于制备微胶囊。

1.2.4 制备微胶囊

采用磁力搅拌，使MF预聚体与精油乳液混合反应。用质量分数为5%的硫酸溶液将反应液pH值缓慢降至3.0，同时将温度缓慢升至70 ℃。此状态下维持2 h以形成胶囊。最后将胶囊冷却至室温，并在烘箱中于40 ℃干燥15 h。

1.3 在羊绒织物上整理中草药精油微胶囊

采用微胶囊化精油(5%，相对织物质量的百分数，o. w. f)和黏合剂(5%，o. w. f)制备制剂，浴比(MLR)保持在1∶30。首先，将黏合剂加入水中，搅拌5 min。然后，将微胶囊加入该溶液，再继续搅拌5 min。将羊绒织物置于制剂中浸泡15 min，然后将其送入浸轧-烘干-固化型拉幅机处理，保持织物浸轧率为80%，60 ℃下干燥15 min，110 ℃下固化2 min。

1.4 在羊绒织物上整理防蛀化合物氯菊酯(Eulan SPA)

Eulan SPA为一种防蛀商品，采用竭染法将其应用于织物。各试剂使用商品推荐用量如下。

Eulan SPA质量分数： 0.25%；

乙酸钠质量浓度：2.5 g/L；

乙酸质量浓度：2.5 g/L；

匀染剂WSA质量浓度：5.0 g/L。

MLR保持在1∶20。将该浴液加热至100 ℃，并保温60 min。升温速率保持在30 ℃/ min。最后，用冷水洗涤试样并在室温下干燥。

2 结果与讨论

2.1 粒径分析

使用Beckman Coulter Delsa Nano C粒度分析仪分析微胶囊的粒径。

所开发的微胶囊粒径为2～10 μm。

2.2 使用混合研磨机提取精油

使用Retsch MM 400型混合研磨机对胶囊中存在的精油进行提取。采用10 mm的不锈钢球将胶囊在己烷介质中压碎。振荡频率保持为每秒20个循环，并持续15 min。使用类似的方法从整理后、洗涤后和干洗织物中提取精油。最后采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对提取物进行分析。

2.3 气味强度

为了评定气味的强度，由10位评判者对未洗涤织物试样、经过1次和3次干洗后的织物试样进行评估。

评判者被允许对每个试样闻2～3次，之后按照准备好的评分表进行评分。评判者闻每个试样之前加闻浓咖啡的气味，以中和前一试样的气味。表1、图1中气味评价等级为：1——非常弱，2——弱，3——中度，4——强，5——非常强。

所有评估者都认为草本植物处理的试样洗涤前香味强。从表1可知，干洗后的气味与干洗前气味相比略有下降，但是仍然有中等的气味。

表1 Eulan SPA、草本植物处理织物的气味强度等级

图1 不同精油的微胶囊应用于织物的气味等级比较

2.4 GC-MS分析

使用GC-MS系统(Thermo Scientific Focus GCDSQ II)对存在于微胶囊中的不同精油和现有防蛀商品进行分析。测试条件如下所述。

载气：氦气；进样口温度：230 ℃；初始烘箱温度：80 ℃，保温2 min，以10 ℃/min的速度升至280 ℃，然后在280 ℃下保温10 min。分流比为1∶20。使用质谱检测器(MSD检测器)进行分析。通过所获得的MS数据与库中报告的MS数据的比较，进行组分鉴定。各精油的标准样在仪器上测试，用于与待测试样进行比较。

2.5 防蛀活性

根据肉眼观察未处理试样、Eulan SPA处理试样、各精油微胶囊处理试样的损害程度和质量减轻程度，对受试幼虫AnthrenusFlavipies(LeConte)进行生物学检测，并按照ISO 3998:1977(E)Textiles—Determinationofresistancetocertaininsectpests所述程序，观察幼虫状况，测试结果如表2所示。

表2 防蛀活性

发现未处理试样质量损失较大，且出现几个较大孔洞。在所有织物试样中，丁香微胶囊处理的试样显示出较好的防蛀能力和较小的质量损失，且其表面损伤也较小。

2.6 SEM照片

经精油微胶囊整理的不同织物试样的扫描电子显微镜(SEM)照片如图2所示。从图2可看出，微胶囊化的防蛀剂在羊绒织物上附着良好。

图2 精油微胶囊整理的不同织物试样的SEM照片

3 结论

在本文开发的精油微胶囊中，经桉树、丁香和迷迭香微胶囊处理的试样具有更好的防蛀性，而其活性可与商业防虫剂如氯菊酯媲美。整理后的织物试样散发出令人愉悦的气味，且气味时间持久。GC-MS测试结果、SEM照片和数字显微镜图像(图略)证实了干洗后织物试样上仍存在微胶囊。

对织物试样进行了主观测试，测试组由10名评判者组成。所有织物试样均获得令人满意的测试结果。测试这些织物试样的防蛀活性，发现羊毛织物和羊绒织物均未出现损坏情况。