一种微胶囊及其制备方法和复合纤维与流程

本发明涉及微胶囊领域，尤其涉及具有持久且均匀的芳香缓释功能的微胶囊以及包含该微胶囊的复合纤维，具体涉及一种微胶囊及其制备方法和复合纤维。

背景技术：

1、随着生活水平的提高和生活观念的改变，人们希望现有的纺织品在缓释气味、可挥发性物质等功能方面得到改善，具有芳香、抑蚊、抗菌等效果的缓释功能纤维应运而生，尤其是芳香缓释功能纤维与其功能纺织品更是受消费者青睐，部分芳香物质不仅具有使人赏心悦目、消除疲劳、突出形象等功能，而且还有消毒灭菌、消炎镇痛等作用。芳香纤维是将芳香物质通过浸渍、微胶囊等后整理方式负载在纤维或纺织品上，但是浸渍方式负载的芳香物质挥发性强，释放速度快，持久性差，而微胶囊负载的方式是将芳香物质封装包裹起来，避免过快释放，进而以期达到缓释和持久的目的。因此，芳香物质的微胶囊化是目前常用的方式。

2、目前，将微胶囊化的芳香物质（如芳香精油微胶囊）用于制备芳香纺织品主要包括两种方法：

3、（1）通过微胶囊芳香整理技术，将芳香精油微胶囊通过后整理方式粘附在纤维上，制成芳香纤维，然后制备芳香纺织品；

4、（2）将芳香精油微胶囊加入纺丝液中并通过共混法、复合纺丝法等方式纺成芳香纤维，然后制成芳香纺织品；

5、理论上，论芳香精油缓释的持久性，方法（2）相对更优，因为芳香精油微胶囊位于纤维中，减少了因水洗或穿着时摩擦导致的微胶囊脱落，但是，目前微胶囊壁材（或称壳材）常用的是一层高分子膜，其机械稳定性不佳，容易在纤维成型及纺织加工过程中因挤压变形而破裂，但是纺丝过程中不仅有高温，对于壁材的耐热性也要求较高，尤其是纺丝压力较大，则很难避免壁材被挤压的情况，对于纺丝工艺的要求较高；基于此，也有采用无机材料作为壁材进而提高机械性能和形状稳定性的方案，例如采用二氧化硅作为壳层，但是一方面，制备二氧化硅壳层时，不易得到致密性高的壳层，另一方面，由于外壳是无机材料，则其在纺丝液中的分散稳定性不佳，不利于纺出高质量纤维。此外，现有的芳香精油微胶囊的释放持久性不足，释放不均匀（前期释放量多且快，中后期释放量较少且慢）。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种新的制备微胶囊的方法，该方法制备的微胶囊不仅具有持久且均匀的芳香缓释功能，而且还能够兼具优异的机械稳定性和化学稳定性。

2、本发明同时还提供了一种上述方法制备的微胶囊。

3、本发明同时还提供了一种复合纤维，该复合纤维包括上述方法制备且分散在纤维基体中的微胶囊。

4、为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：一种微胶囊的制备方法，该微胶囊的制备方法包括：

5、将具有孔隙结构的二氧化硅气凝胶颗粒加入容器中，抽真空至负压条件，然后向所述容器中加入芳香精油，待所述芳香精油渗入至所述二氧化硅气凝胶颗粒的孔隙结构中，然后取出，洗涤，得到负载精油的气凝胶颗粒；

6、使所述负载精油的气凝胶颗粒和表面活性剂混合，得到第一中间体气凝胶颗粒，该第一中间体气凝胶颗粒的表面吸附有所述表面活性剂；其中，所述表面活性剂在水中电离后起表面活性作用的部分基团带负电荷；

7、使所述第一中间体气凝胶颗粒和氨基硅油混合，得到第二中间体气凝胶颗粒，该第二中间体气凝胶颗粒的表面包覆有所述氨基硅油；

8、使所述第二中间体气凝胶颗粒和环氧改性硅油混合，在40-60℃下反应，生成所述微胶囊。

9、根据本发明的一些优选方面，优选控制所述二氧化硅气凝胶颗粒的粒径为0.5-10μm，孔隙率为65%-95%，粒径如果低于0.5μm，孔隙结构太小，不利于负载，如果粒径大于10μm，将不利于制备复合纤维，使得复合纤维中微胶囊尺寸太大，出现凸点等现象，高孔隙率有利于负载量的提高，太低则不利于负载量的控制。

10、进一步地，所述二氧化硅气凝胶颗粒的粒径为1-5μm。

11、进一步地，所述二氧化硅气凝胶颗粒的孔隙率为85%-95%。

12、根据本发明的一些优选方面，所述负压条件满足相对真空度为-0.1~-0.04mpa。

13、根据本发明的一些优选方面，所述芳香精油与所述二氧化硅气凝胶颗粒的投料质量比为0.5-10∶1。

14、根据本发明的一些优选方面，在制备所述负载精油的气凝胶颗粒的过程中，所述洗涤采用水进行。

15、根据本发明的一些优选方面，在制备所述负载精油的气凝胶颗粒的过程中，使所述洗涤在常压条件下进行。

16、根据本发明的一些优选方面，所述表面活性剂采用表面活性剂水溶液的形式添加，所述氨基硅油采用氨基硅油水溶液的形式添加，所述环氧改性硅油采用环氧改性硅油水溶液的形式添加；

17、所述表面活性剂水溶液、所述氨基硅油水溶液、所述环氧改性硅油水溶液的质量百分比浓度分别为0.1%-5.0%，控制它们的浓度有利于确保制备过程中形成的皮层具有理想的厚度，有利于控制芳香物质的释放速度；

18、以g/ml计，所述负载精油的气凝胶颗粒的质量与所述表面活性剂水溶液的体积的比值、所述第一中间体气凝胶颗粒的质量与所述氨基硅油水溶液的体积的比值、所述第二中间体气凝胶颗粒的质量与所述环氧改性硅油水溶液的体积的比值分别为0.005-0.05。

19、根据本发明的一些优选方面，所述表面活性剂为选自聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠、油酸钠、松香酸钠中的一种或多种的组合。

20、根据本发明的一些优选且具体的方面，所述氨基硅油的结构式为：，式（ⅰ）中：r0为烃基或烃氧基，r1为c1-6亚烷基，n、m独立地为1-200。

21、在本发明的一些优选实施方式中，所述氨基硅油的氨值为0.3-0.6 mmol/g。

22、根据本发明的一些优选方面，所述环氧改性硅油的结构式为：

23、，式（ⅱ）中：r2为烃基或烃氧基，r3为 c1-6亚烷基，a、b独立地为1-200。

24、在本发明的一些优选实施方式中，控制所述第二中间体气凝胶颗粒与所述环氧改性硅油的反应时间为5-60min。

25、在本发明的一些优选实施方式中，制备该微胶囊的实施方式包括：

26、将具有孔隙结构的二氧化硅气凝胶颗粒加入容器中，抽真空至负压条件，然后向所述容器中滴加芳香精油，静置，待所述芳香精油渗入至所述二氧化硅气凝胶颗粒的孔隙结构中，然后取出，在常压条件下与水混合搅拌，抽滤，得到负载精油的气凝胶颗粒；

27、将所述负载精油的气凝胶颗粒加入表面活性剂水溶液中，搅拌分散，抽滤，水洗，抽滤，得到第一中间体气凝胶颗粒；

28、将所述第一中间体气凝胶颗粒加入氨基硅油水溶液中，搅拌分散，抽滤，水洗，抽滤，得到第二中间体气凝胶颗粒；

29、将所述第二中间体气凝胶颗粒加入环氧改性硅油水溶液中，反应，抽滤，得到所述微胶囊。

30、本发明提供的又一技术方案：一种微胶囊，所述微胶囊采用上述所述的微胶囊的制备方法制成。

31、本发明提供的又一技术方案：一种复合纤维，所述复合纤维包括纤维基体以及分散在所述纤维基体中的芳香缓释胶囊，所述芳香缓释胶囊包括上述所述的微胶囊。

32、根据本发明的一些优选方面，所述纤维基体为莫代尔纤维；

33、所述复合纤维的制备方法包括：

34、将所述芳香缓释胶囊分散在莫代尔纺丝液中，经过公知的莫代尔纤维湿法纺丝，后处理，获得所述复合纤维；其中，控制所述后处理的过程中：脱硫浴温度、水洗浴温度分别小于60℃，有利于防止高温下芳香精油过多地挥发。

35、在本发明的一些优选实施方式中，以质量百分含量计，所述芳香缓释胶囊的添加量占所述莫代尔纺丝液的溶质质量的3%-12%，有利于保证复合纤维中具有足够量的芳香物质。进一步地，以质量百分含量计，所述芳香缓释胶囊的添加量占所述莫代尔纺丝液的溶质质量的5%-10%。

36、在本发明的一些优选实施方式中，控制所述后处理的过程中：脱硫浴温度45-60℃、水洗浴温度45-60℃。

37、本发明制备微胶囊的基本原理是：利用气凝胶颗粒具有孔隙（类似蜂巢的多孔结构）的特征，在负压条件下负载芳香精油，然后利用有机硅膜对表面开孔的气凝胶颗粒进行封装，以降低芳香物质的释放速率；进一步地，首先利用带负电的表面活性剂使负载芳香精油的气凝胶颗粒表面带负电，然后吸附氨基硅油（氨基的存在使其能够带正电），再利用氨基-环氧基的高反应活性使氨基硅油和环氧改性硅油反应，进而可以在气凝胶颗粒的表面成膜，达到在负载芳香精油的气凝胶颗粒表面形成有效皮层的目的。

38、进一步地，将上述制备出的具有持久且均匀的芳香缓释功能的微胶囊用于与聚合物混合纺丝，制备出具有芳香缓释功能的复合纤维。

39、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

40、本发明基于现有芳香精油微胶囊存在的机械稳定性不佳、对纺丝工艺要求高、释放不持久且不均匀等缺陷，创新地以市售能够买到的二氧化硅气凝胶颗粒作为载体，通过负压排出二氧化硅气凝胶颗粒内的空气之后，使芳香精油在负压作用下能够渗透进入二氧化硅气凝胶颗粒的孔隙结构中，实现芳香精油的负载，即使撤去负压之后，由于二氧化硅气凝胶颗粒的孔隙结构微小，又能够将芳香精油锁紧在内部，仅能够通过孔隙结构向外挥发，实现芳香精油高负载的同时还能够降低挥发速度；

41、进一步地，本发明又在二氧化硅气凝胶颗粒上以特定方法形成有机硅膜作为皮层，能够将表面开孔的二氧化硅气凝胶颗粒进行封装，不仅可以降低负载的芳香精油的释放速度，而且出乎意料的是，还能够保证释放速度基本均一；

42、同时，具有硬质特性的二氧化硅气凝胶颗粒的存在还能够充当机械填充结构位于有机硅膜层内部，使得整体微胶囊颗粒具有较高的机械稳定性，不会发生挤压时破坏微胶囊整体结构的现象；而有机硅膜与二氧化硅气凝胶颗粒的共同存在还使得整体具有较好的化学稳定性，不易发生化学反应性破坏、侵蚀等；

43、此外，采用市售能够买到的二氧化硅气凝胶颗粒作为载体，成本较低且易得，大大地缩短了生产流程和降低了生产难度；且二氧化硅气凝胶颗粒的尺寸大小非常容易控制，只需在商品市场上按需选购即可，进而可以稳定控制微胶囊整体尺寸大小以契合纤维尺寸。