微胶囊技术在纺织品领域的应用进展

王高飞 张策

摘要：为将微胶囊技术更好地应用于纺织品整理及促进其在多功能纺织品领域的产业化发展，以近年来国内外的相关研究为基础，综述了国内外微胶囊技术的最新研究情况以及在芳香整理、阻燃整理、变色整理、抗茵整理和智能纺织品整理上的应用进展，通过对微胶囊技术的制备方法、工艺过程等讨论分析，指出目前微胶囊技术在纺织品领域存在的自修复差、强度低和微胶囊与织物粘结性差等主要问题和改进措施，总结微胶囊技术在纺织领域的发展趋势。

关键词：微胶囊;纺织品;芳香整理;阻燃整理;自修复性

中图分类号：TS190.2 文献识别码：A 文章编号：1001-5922（2021）02-0046-06

纺织品通过整理可以赋予织物特殊性能，常见的整理方式有浸轧、喷涂和涂层等，利用这些方式将浆料或助剂均匀地分布在织物内部或表面，而随着产业用纺织品和功能性织物的高速发展，一般的助剂或浆料已不能满足其整理需求，所以产生了很多新型整理方式，其中微胶囊技术就是对于不同的芯材可根据不同的壁材进行包裹，因此具有多样性、隔绝性、高效性等特点，被广泛应用于食品、化工和纺织品微胶囊染色、微胶囊印花、微胶囊功能性整理以及功能性纤维开发等领域。

1微胶囊技术简介

微胶囊（Microencapsulation）技术是指通过微胶囊化将需要包覆的物质细化为粒径及其微小的固体颗粒或液滴，然后以其为核心，利用特殊的方法，将具有成膜性能的聚合物在其表面沉积涂覆，形成无缝薄膜的微小胶囊。粒径一般是5-200um之间，主要的形状结构如图1所示，主要有规则型、多芯型、不规则型、多壁型和填质颗粒型，主要的扩散方式有壁材渗透、受热膨胀、剪切以及受压溢出等，常用微胶囊制备技术主要有界面聚合法、原位聚合法、复合凝聚法等，其中超临界流体陕速膨胀法和高压静电法属于新型制备技术，主要制备方法的比较如表1所示。

2微胶囊技术在纺织品涂层上的应用

2.1芳香性整理

微胶囊芳香性整理是指用芳香剂做囊芯，在芯材的保护下由于摩擦、受热等外力使得微胶囊内部的香精缓缓地释放香味，并起到长效缓释的作用，如图3所示，使用于纺织品后可使织物具有长久芳香功能。目前对微胶囊的芳香性整理很多，于海龙等人和罗秀丽，等人都是通过原位聚合法制得了具有薰衣草芳香气味的蜜胺树脂微胶囊，以密胺树脂为壁材，薰衣草精油为芯材。Urska S Elesini等人以香精油为芯材，以三聚氰胺甲醛做壁材制备微胶囊。并将微胶囊成功应用于香味蝴蝶结领带，通过摩擦即可释放香味。M6nica Silva等人利用界面聚合法制备含柠檬烯的PUU微胶囊，并对织物进行浸渍处理。发现微胶囊与织物纤维具有良好的粘附性，并显示出良好的耐磨性。

2.2阻燃整理

微胶囊阻燃整理是指在织物或者纤维上进行阻燃微胶囊整理，提高织物或者纤维的极限氧指数（LOI），在燃烧时产生较少的烟及减缓燃烧速率等，目前国内外的阻燃整理的研究较多。赵杰等人合成了一种微胶囊化N-P膨胀型阻燃剂（MF-NPR），聚丙烯（PP）/MF-NPR复合材料的LOI最高可达29.79%，达到UL94V-O阻燃等级。邓军等人将微流体技术合成的阻燃微胶囊应用到硅胶泡沫（si F）材料中，可以有效提高si F的阻燃抑烟性能。Szczotok A M等人、DVB和PNC-HEMA为共单体，采用悬浮聚合工艺制备了含相变材料的热调节微胶囊。Zhang Bin等人摘要制备了具有独特核壳结构的多层微胶囊——三聚氰胺甲醛树脂/氢氧化铝/锡酸锌。添加一定量的三聚氰胺甲醛，氢氧化铝/锡酸锌微胶囊可显著提高极限氧指数。聚磷酸铵（APP）是一种环境友好型且最佳的阻燃高分子材，对APP适当包覆，会减少APP的流失来改善其阻燃性能。包覆材料通常有聚脲、蜜胺树脂、环氧树脂等，或者利用甲醛一三聚氰胺（蜜胺树脂）和环氧树脂对APP进行双层包覆。

2.3变色整理微胶囊

微胶囊变色整理是指对变色复配物进行微胶囊包覆处理，并通过涂层法将变色微胶囊均匀涂覆到织物上，织物可随外界刺激进行变色，主要有光致变色、热致变色两大类。薛琪等人通过原位聚合法制备以光敏变黄染料为芯材的脲醛微胶囊，并采用涂层整理工艺将其应用于棉织物，涂层棉织物K/S值为1.215，且具有一定的耐洗牢度。郝鸿飞等人采用三羟甲基三聚氰胺为壁材，胆固醇油醇碳酸酯和胆固醇壬酸酯的混合物为芯材，利用原位聚合法制备了胆固醇液晶微胶囊。Feng Qiang Qiang等人选择有机热致变色复合材料作为热致变色微胶囊芯材，根据纺织品整理的需要，确定复合材料可以适用于纺织品的变色梯度的最佳配比。

2.4抗茵整理微胶囊

抗菌整理是指以抗菌剂作为芯材，用复合膜作为壁材进行包覆，在特定条件下抗菌剂缓慢释放出来，保证织物的抗菌性能和耐洗性能，常见的抗菌剂有纳米银和艾蒿精油等作为芯材。Yong等人以8-羟基喹啉（8-HQ）为缓蚀剂，丁香油为天然抗菌剂，采用原位聚合法合成了含8-HQ和丁香油的微胶囊。所制备的微胶囊对大肠杆菌、珊瑚弧菌和七叶草芽孢杆菌具有抗菌性能。Yaqin等人以天然抗菌剂Nisin为核心材料，CS为壁材进行微胶囊化。浓度为0.25%（W/V）的CS-nisin微囊对革兰氏阳性枯草芽孢杆菌有明显的抑制作用。王亚等人采用乳化交联法，制备艾蒿油一壳聚糖抗菌微胶囊。整理试样对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为96.66%和98.88%。

2.5智能纺织品整理

微胶囊智能纺织品整理是指通过不同功能的芯材和壁材组成的微胶囊，通过纺丝法、浸轧法、涂层法等方式整理到织物或纤维上，使其具备一定特性的整理方式，常见功能性微胶囊有相变微胶囊，压敏型微胶囊，温控性芳香微胶囊等。杨建等人48利用硬脂酸和月桂酸作为相变芯材，以St和BA作为壁材，采用乳液聚合法制备硬脂酸一月桂酸，聚（苯乙烯一丙烯酸丁酯）相變微胶囊，并将微胶囊浸轧整理到棉织物上获得低成本、高相变焓且相变温度适宜的蓄热调温纺织品。Kashif Iqbal等人利用熔融纺丝工艺，将微胶囊相变材料与智能单丝纤维相结合，成功的把微胶囊融入聚丙烯单丝中，制备的复合单丝纤维潜热为9.2J/g。

微胶囊技术在纺织品多个领域的应用，如表2所示，其主要是根据芯材和壁材的不同，来针对不同类型的整理，因此微胶囊技术具有多样性和高效性，并且任何类型的纺织品领域的整理都要求有一定的耐水洗性，但是芳香整理倾向于芯材释香的长久性和可控性;阻燃整理倾向于芯材的阻燃效率，对壁材要求不高;变色整理的侧重点是变色微胶囊的可逆性和敏感性;抗菌整理的侧重点是抑菌范围、抑菌时长和抑菌率;而智能纺织品整理的侧重点是壁材的敏感性，其中智能纺织品整理应该是未来微胶囊技术主要发展区域。

3微胶囊技术存在的问题和对策

3.1自修复性差

微胶囊的自修复性决定了微胶囊的使用寿命和效率，关于微胶囊的自修复性研究很多。White等人率先设计出一种具有自动修复裂纹能力的结构聚合物材料。该材料可引发愈合剂的聚合来修复表面裂纹，韧性恢复率高达75%。郭茂莲采用原位聚合法首次将油溶性IPDI与油溶性PAE分别作为芯材，MF树脂作为壁材制备双组份自修复微胶囊。

目前，微胶囊修复材料主要存在着修复速率慢，压缩性差等问题。所以未来的发展方向主要为：①采用高活性的催化剂提高自修复效率;②发展新的微胶囊结构，例如采用双层膜结构的微胶囊，里面一层为缓蚀层，表面层为修复层;③合理运用自然界的仿生原理来进行修复设计，如猪笼草。

3.2微胶囊强度

avija等人对微胶囊及其对复合水泥浆体性能的影响进行了表征。微胶囊破裂所需的力取决于胶囊直径和温度，即是否低于或高于相变温度。Mau-ludin等人基于粘聚力法，建立了微胶囊模型，证明自愈材料在拉伸下的承载能力随着微胶囊壳界面强度的增加而增加与核壳厚度比无关。Samanta D等人利用聚合物一银纳米粒子-f-SWCNT复合物具有较好的稳定性和响应性。如图4所示，微胶囊不会因机械（氮气流）方式或酸化缓冲液/水的明显干扰而破裂，说明该微胶囊具有一定的强度和耐物理、化学干预能力。说明添加碳纳米管可以有效增加微胶囊强度，改善表面张力，扩大粒径分布，还可以连接壁材内外的通道，使微胶囊在高温下也具备一定的強度。

3.3微胶囊与织物的粘结力

微胶囊与织物的粘结力是指两者之间的作用力，直接反应整理物的耐洗性、耐用性等，所以关于微胶囊与织物的粘结力一直是研究热点。如采用介质阻挡放电（DBD）大气压等离子体在织物上沉积芦荟提取物微胶囊（MCs）。采用浸轧法和涂层法分别对MCs进行整理，如表3所示，涂层法比浸轧法具有更多的微胶囊分布，并且在不施加等离子体辅助下，10次洗涤后微胶囊分布由27.23%提高至34.33%，施加等离子体辅助下，10次洗涤后微胶囊分布最佳为41.45%，说明DBD等离子体辅助沉积MCs是一种有前途的、高效的涂层技术。

除此之外还可利用超声辅助浸渍整理，将微胶囊附着于纤维上。由图5可知，纤维之间含有微胶囊，说明在超声波作用下，微胶囊能较好地嵌入织物的孔隙之中，并且微胶囊超声波作用的最佳为功率500W、超声时间30mint581。

4结语

综上所述，微胶囊技术的应用很广泛，包括芳香整理、阻燃整理、变色整理、抗菌整理和智能纺织品整理上，这些整理有效的提高织物的功能性，其中智能纺织品整理是未来发展趋势。微胶囊技术的自修复差、强度低和微胶囊与织物粘结性差等问题仍然是重要影响因素，而添加碳纳米管、等离子体辅助和超声波辅助沉积微胶囊等对纺织品整理具有明显的增强作用，对于这些缺点的改性是未来微胶囊技术在纺织品领域应用的重点发展趋势。