低碳科普馆：微胶囊技术解密，环保染色新选择

五、走近微胶囊技术

1.微胶囊的定义和意义

所谓的微胶囊技术，是将某种物质用某些高分子化合物或无机化合物，采用机械或化学方法包覆起来，制成颗粒，直径1～500μm，在常态下为稳定的固体颗粒，而该物质原有的性质不受损失，在适当的条件下又可释放出来的一种技术。微胶囊技术就是将气、液、固态物质包埋到微小封闭的胶囊内，使其内容物在特定的条件下以可控速度释放的技术。这一微小封闭的胶囊就叫做微胶囊，封入液体的微胶囊就叫做软的微胶囊。

（1）广义地讲，微胶囊具有改善和提高物质表现及其性质的能力。一般包括以下一些功能：

①液体转为固态，其内部还是液体，仍保持液相反应性。

②改变质量或体积，由于制造微胶囊时包裹进空气，以使紧密的固体在微胶囊化后均匀悬浮于液体中。

③降低或抑制挥发性。

④控制释放。如需要即刻性释放，可以加压、揉破、毁形、摩擦或加热等，也可选用低温水溶性好的壁材来达到即刻释放的目的。

⑤隔离活性成分。由于微胶囊隔离了能起化学反应的活性成分，所以在要求它们进行化学反应之前，它们不会反应。(www.xing528.com)

（2）在染整加工中将化学药剂制成微胶囊的目的主要有以下几个方面。

①利用微胶囊技术可以实现非水系染色如静电染色等，从而可以降低环境污染，减轻处理污水的负担。

2.微胶囊技术在纺织工业中的应用

某些纤维可以成功地用非水溶性的、分散得很细的分散染料悬浮体染色，染色后，往往还需作进一步处理，使染料固着在织物上。这一方法限制了所得花型的范围，因此，开发了一种特别用于如聚酯和聚酰胺这种合成纤维的印花方法。即将图案印在暂时作为载体使用的薄片上，当薄片与纤维接触加热时，染料通过挥发而转移到织物上。这一方法同样亦受到限制，因为所用染料，必须在织物熔点之下即能挥发。将染料或其母体形成微胶囊的方法，可以克服这些困难。印制时可将两种或更多种微胶囊染料，施加在传送织物表面，然后再铺在织物上，加上机械压力，使微胶囊破裂，染料即被沉积在织物上。另一方法是施加能使囊壁溶解或水解的化学物质。属Bristol的DickinsonRobinson研究组人员发现，这一方法同时适用于天然纤维和合成纤维，包括棉、丝、麻、毛、粘胶、耐纶、腈纶和聚酯纤维。可以用明胶或阿拉伯树胶作壁，但不排除使用合成高分子材料。溶解或分散在疏水性物质，如油中的染料，可通过胶囊破裂而释放，这些胶囊最适宜的直径为20～150μm。可以用一对轧辊对囊壁施压，必要时还可以将辊筒加热。含染料溶剂的微胶囊可以与含染料的胶囊，一起黏附在转移纸上，当胶囊破裂时，溶剂帮助染料转移到织物上。

由于染料颗粒的凝聚，产生在染色织物上形成色点，对染色者来说一直是一种威胁，它在很大程度上影响了产品的价值，但日本的纺织品生产者提出，如果可将斑点排列，如排成新颖的式样和图案，即可生产出一种新的、能销售的产品。但是，用一种以上染料，来获得这种效果是困难的，因为两种或两种以上染料拼混时将相互混合。一些物理上排斥的染料，它们的染色性能亦往往不同，此外，亦很难在市上得到这种混合染料。人们因此认为，把染料制成微胶囊，是最可能解决商业上所要求的、织物多色色点印花的一种技术。微胶囊的壁应能限定染料颗粒的形态（球形、椭圆形、液滴状、鳞片状或纤维状）和保证合适的染料得到所要求的混合浓度。还要保护好囊芯中的染料，不受工艺中用水或其他纺织助剂的影响。

20世纪70年代初期，松井色素化学公司在研究中发现，分散染料最适宜于微胶囊制造。虽然其他类染料由于水溶性较大，不大成功，但亦可通过变性，将这类染料制成微胶囊。甲基纤维素被选作分散染料微胶囊的造壁材料。分散染料的来源不同，对这一方法的成功，有着决定性的影响。各厂生产的染料颗粒不相同，同一厂生产的、不同色的颗粒大小亦不同。这些对微胶囊制造的适合程度都有影响。分散染料中所含的扩散剂，对微胶囊形成的均匀程度亦有很大影响。松井目前在市上销售的许多微胶囊染料，称做N型精细染料。胶囊中含有聚酯染色用的高浓度分散染料。

林化学公司也开发了一系列微胶囊染料。这类染料可使用于聚酯、棉、腈纶、聚酰胺和毛等产品上，取得多色效果。这些微胶囊的壁，一般是亲水性高分子化合物，如明胶、果胶、琼脂、甲基纤维素、丙烯酸或马来酸等为材料。林化学产品MCPHP染料为一种微胶囊化的分散染料，与纤维接触，经过适当处理，即成为色点，其直径大小可达50～3000μm。色点的大小，只需通过胶囊的大小、形状和染料浓度的变化来调整。在水相中染色时，囊壁必须是亲水性的，同时，为了控制染料对胶囊的渗透，有必要使用增稠剂。在应用的过程中，决不能让染料释放出来，达到吸尽阶段时，染料应显示出原有的染色特性。微胶囊的大小不应影响常规加工处理。这些含分散染料的胶囊，直径在10～200μm，在汽蒸时破裂。染料在制造过程中必须极小心地控制颗粒的大小，保持75%以上的颗粒在30μm以下，这样可保证染料中50%左右的颗粒用于产生多色色点效果。在配制染液时，应加入合适的HCP载体，必须注意保证不使染料与载体接触。通常情况下这点不会成为一个问题，除非在染液混合时，温度上升超过5℃以上。碱性和酸性染料亦可如同分散染料一样制成微胶囊。这些染料可以在织物上，用单相法完成多色印花，并有很好的重现性。但在保持染料颗粒大小的分布方面，稍微存在着一些问题，因而，染料性能可能会变化。用这种染料不能印出大的多色色点。