一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺的制作方法
【专利摘要】一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺，属于棉毛纺织行业中染整加工的应用【技术领域】，旨在利用层层静电自组装技术制备以纳米TiO2为中心的微胶囊复合整理剂，并通过静电自组装将其整理到棉、毛织物上，提高织物的抗紫外线和抗菌性能。使用本发明，可避开单一抗紫外线整理和单一抗菌整理的繁琐步骤，缩短工艺流程，节约成本，提高纳米TiO2的作用效率，在提高棉、毛织物抗紫外线性能的同时，大幅度提高织物的抗菌效果。
【专利说明】—种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺
【技术领域】
[0001]一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺，属于棉、毛纺织行业中染整加工的应用【技术领域】。
【背景技术】
[0002]基于层层静电自组装技术(Layer-by-LayerSelf-assembly Technique,简称LBL)制备微胶囊原理是利用特定高分子化合物间的静电引力，将带正、负电荷的物质通过静电引力自发地逐层交替沉积在模板物质表面，缔合形成结构完整、性能稳定的分子聚集体的一种技术。这种构筑微胶囊的技术过程简单，无需复杂的仪器设备，囊壁的组成厚度可调控.乳胶粒、无机粒子、有机粒子、酶及红细胞常被用作模板材料，囊壁一般为高分子化合物。
[0003]微胶囊技术是纺织工业多功能整理的一种重要手段，其之所以被广泛的作为一种制备智能、功能纺织品的手段，是由于对特定物质进行微胶囊化可以实现许多目的，如对活性成分进行控制释放，使药物具有靶性功能，定时释放药物、香味；通过相变材料吸热和放热调节人体衣内微气候保持舒适的感觉；变色材料发生热敏或光敏变色提供装饰或防护色彩，相应的产生缓释智能纺织品、智能调温纺织品和智能变色纺织品等。目前微胶囊技术在纺织中的应用主要集中在印花、染色和功能化后整理方面，包括静电染色、转移印花、立体发泡印花、热敏变色印花、芳香整理、阻燃整理、抗菌防臭整理等。如对香精进行微胶囊化后可以提高芳香整理的质量，延长芳香释放时间；将抗菌微胶囊用于纺织品整理，可以得到高效、耐洗、安全的抗菌纺织品；将驱虫剂微胶囊整理到织物上，可有效解决虫子叮咬困扰，且驱虫效果时间长。
[0004]利用微胶囊技术对纺织品进行整理，虽可提高纺织品的舒适性、增加其功能性，但是在商业上取得成功的例子并不多。由于织物必需耐洗，因此微胶囊整理剂需与处理纤维形成牢固结合。目前多采用粘合剂、涂层剂机械固着作用，存在织物手感变差，功能效果下降等不足。
[0005]根据羊毛纤维和棉纤维表面在特定pH条件下带有一定电荷的特点，本发明建立了基于静电自组装方法的微胶囊多功能整理剂合成技术和织物整理技术。首先以纳米T12颗粒为芯材，以聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚阳离子聚六亚甲基双胍盐酸盐(PHMB)为壁材，通过层层静电组装制成微胶囊；然后将表面带相反电荷的织物浸溃在微胶囊整理剂处理浴中，在静电驱动力的作用下，表面带电荷的微胶囊可以吸附到表面带相反电荷的织物表面，从而将组装的微胶囊整理到织物上。基于纳米T12的抗菌、防紫外线作用以及PHMB优良的抗菌性能，将PHMB组装在纳米T12表面制成的微胶囊不仅具有抗紫外线功能，抗菌性能也大幅提升。通过将此表面带电微胶囊通过静电自组装方式结合到棉、毛织物上，不仅可以赋予织物抗紫外线功能，还能达到理想的双重抗菌效果。
【发明内容】
[0006]本发明的目的旨在利用层层静电自组装技术制备以纳米T12为中心的微胶囊复合整理剂，并通过静电自组装将其整理到棉、毛织物上，提高织物的抗紫外线和抗菌性能。相比粘合剂、涂层剂的机械法固着结合方式，微胶囊通过静电力与棉、羊毛织物结合更有助于发挥其功能特性，并将对织物物理机械性能的影响降至最低。使用本发明，还可克服抗紫外线整理剂、抗菌整理剂一浴整理时存在的整理剂相容性要求高，整理效果不如单一整理等不足，缩短工艺流程，节约成本，提高纳米T12的作用效率，在提高棉、毛织物抗紫外线性能的同时，大幅度提高织物的抗菌效果。
[0007]本发明的技术方案:一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺，其特征是在T12颗粒悬浮液中加入过量的聚六亚甲基双胍盐酸盐(PHMB)溶液，利用静电相互吸引作用，使T12微粒表面吸附一层带相反电荷的聚电解质层，多次离心、洗涤除去过量的PHMB，得到组装两层的微胶囊(Ti02为第一层)。再将过量的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液加入上述微胶囊溶液中，由于静电吸附作用，PSS吸附到带正电的微胶囊表面，多次离心、洗涤除去过量的PSS，得到组装三层的微胶囊。重复上述过程，使聚电解质在T12微粒表面交替吸附，形成多层膜。通过控制微胶囊最外层组装基元种类，可以获得带不同电荷的微胶囊。最后，通过静电吸附将微胶囊整理剂整理到预先处理过的、与微胶囊整理剂带相反电荷的棉或毛织物上，赋予织物抗菌、抗紫外线功能。
[0008]其工艺流程为:
[0009]微胶囊制备流程:配制T12溶液一加入聚六亚甲基双胍盐酸盐一离心一溶解沉淀并粉碎一加入聚苯乙烯磺酸钠一离心一溶解沉淀并粉碎一重复加入聚六亚甲基双胍盐酸盐和聚苯乙烯磺酸钠。
[0010]织物整理流程:棉、毛织物预处理一浸溃微胶囊整理剂一烘干
[0011](I)T12微胶囊自组装层的制备:配制1-2.50g/mL T12溶液，调节pH为9.0，加入T12质量分数为5-25%的分散剂，在超声波细胞粉碎机中粉碎5min。向上述T12溶液中加入10-35g/L聚六亚甲基双胍盐酸盐溶液10mL,混合反应2min，离心，将沉淀溶于去离子水中，在超声波细胞粉碎机中粉碎，此时微胶囊表面带正电。再取15mL10-35g/L聚苯乙烯磺酸钠溶液加入到上述溶液中，混合反应2min，离心，取沉淀溶于去离子水中，在超声波细胞粉碎机中粉碎，此时微胶囊表面带负电。依次重复上述过程，直至得到具有一定尺寸的微胶囊。此法制备的微胶囊表面即可带正电荷(最外层为PHMB)，也可带负电荷(PSS)。
[0012](2)棉、毛织物预处理:将羊毛织物在pH为I的盐酸溶液中浸溃10_30min，备用。羊毛等电点为4.2-4.8，在pH = I时羊毛织物表面带正电；将棉织物浸在去离子水中10-30min，备用，由于纤维素大分子中含有若干羟基，棉织物浸溃在水溶液中时羟基解离使织物表面带负电。
[0013](3)微胶囊对织物的处理:将处理过的表面带正电的羊毛织物浸入到表面带负电的微胶囊溶液中，通过静电吸附方式使微胶囊吸附到织物表面，晾干后在105°C烘箱中烘干；将处理过的表面带负电的棉织物浸入到表面带正电的微胶囊溶液中，晾干后在105°C烘箱中烘干。
[0014](4)本发明也可选用其他有抗菌性的聚阳离子代替PHMB。
[0015]本发明的有益效果:本发明所述的一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺，可避开单一抗紫外线整理和单一抗菌整理的繁琐步骤，缩短工艺流程，节约成本，提闻纳米T12的作用效率，在提闻棉、毛织物抗紫外线性能的同时，大幅度提闻织物的抗菌效果。
【具体实施方式】
[0016]实施例1
[0017]试样品种:羊毛织物
[0018](I)将羊毛织物在pH为I的盐酸溶液中浸溃30min，备用，此时羊毛织物表面带正电。
[0019](2)制备最外层为PSS，表面带负电的微胶囊。具体步骤为:配制1.50g/mLTi02溶液，调节PH为9.0，加入对T12质量分数为20%的分散剂，在超声波细胞粉碎机中粉碎5min。向上述T12溶液中加入聚六亚甲基双胍盐酸盐(35g/L)溶液lOOmL，混合反应2min，离心，将沉淀溶于去离子水中，在超声波细胞粉碎机中粉碎(此时微胶囊表面带正电)。再取15mL聚苯乙烯磺酸钠(35g/L)溶液加入到上述溶液中，混合反应2min，离心，取沉淀溶于去离子水中，在超声波细胞粉碎机中粉碎，此时微胶囊表面带负电。依次重复上述过程8次，直至得到具有一定尺寸的微胶囊。最后控制依此法制备的微胶囊最外层为PSS，即纤维表面带负电荷。
[0020](3)将羊毛织物浸入到微胶囊溶液中20min，晾干后在105°C烘箱中烘干。
[0021]经上述整理的羊毛织物，经检测，其紫外线防护系数(UPF)达到250，同时此种条件下处理过的羊毛织物抑菌率达到98.9%。
[0022]实施例2
[0023]试样品种:棉织物
[0024](I)将棉织物浸在去离子水中30min，备用，此时棉织物表面带负电。
[0025](2)制备最外层为PHMB，表面带正电的微胶囊。具体步骤为:配制2.50g/mL T12溶液，调节PH为9.0，加入对T12质量分数为25%的分散剂，在超声波细胞粉碎机中粉碎5min。向上述T12溶液中加入聚六亚甲基双胍盐酸盐(35g/L)溶液lOOmL，混合反应2min，离心，将沉淀溶于去离子水中，在超声波细胞粉碎机中粉碎(此时微胶囊表面带正电)。再取15mL聚苯乙烯磺酸钠(35g/L)溶液加入到上述溶液中，混合反应2min,离心,取沉淀溶于去离子水中，在超声波细胞粉碎机中粉碎，此时微胶囊表面带负电。依次重复上述过程10次，直至得到具有一定尺寸的微胶囊。最后控制依此法制备的微胶囊最外层为PHMB，即纤维表面带正电荷。
[0026](3)将棉织物浸入微胶囊溶液中lOmin，晾干后在105°C烘箱中烘干。
[0027]经上述处理的棉织物，经检测，其紫外线防护系数(UPF)达到64.55，同时抑菌率达到98.1% ο
【权利要求】
1.一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺，其特征是在T12颗粒悬浮液中加入过量的聚六亚甲基双胍盐酸盐溶液，利用静电相互吸引作用，使T12微粒表面吸附一层带相反电荷的聚电解质层；再将过量的聚苯乙烯磺酸钠溶液加入上述微胶囊溶液中，由于静电吸附作用，PSS吸附到带正电的微胶囊表面；重复上述过程，使聚电解质在T12微粒表面交替吸附，形成多层膜，制得微胶囊整理剂；最后，通过静电吸附将微胶囊整理剂分别整理到预先处理过的、带相反电荷的棉、毛织物上； (1)T12微胶囊自组装层的制备:配制1-2.50g/mL T12溶液，调节pH为9.0，加入T12质量分数为5-25%的分散剂，在超声波细胞粉碎机中粉碎5min ;向上述T12溶液中加入10-35g/L聚六亚甲基双胍盐酸盐溶液10mL,混合反应2min，离心，将沉淀溶于去离子水中，在超声波细胞粉碎机中粉碎，此时微胶囊表面带正电；再取15mL10-35g/L聚苯乙烯磺酸钠溶液加入到上述溶液中，混合反应2min，离心，取沉淀溶于去离子水中，在超声波细胞粉碎机中粉碎；依次重复上述过程5-20次，得到具有一定尺寸的微胶囊； (2)棉、毛织物预处理:将羊毛织物在pH为I的盐酸溶液中浸溃10-30min，备用；将棉织物浸在去离子水中10-30min，备用； (3)微胶囊对织物的处理:将处理过的表面带正电的羊毛织物浸入到表面带负电的微胶囊溶液中，通过静电吸附方式使微胶囊吸附到织物表面，晾干后在105°C烘箱中烘干；将处理过的表面带负电的棉织物浸入到表面带正电的微胶囊溶液中，晾干后在105°C烘箱中烘干。
2.根据权利要求1所述的一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺，适用于处理棉织物和羊毛织物；羊毛织物包括全毛华达呢、哔叽、凡立丁、女衣呢等精纺呢绒织物以及各种粗纺呢绒织物。
3.根据权利要求1所述的一种基于层层静电自组装的微胶囊多功能整理剂合成和应用工艺，其特征是应用的聚六亚甲基双胍盐酸盐也可选用其他有抗菌性能的聚阳离子替代。
【文档编号】D06M101/12GK104404774SQ201410781371
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】王强, 章金芳, 范雪荣, 徐华君, 陈万明, 张忠 申请人:江南大学