簡介
據有關資料報導,國外一些服裝製造商正在開發一種香味服裝,LG流行服裝等三家韓國公司,兩周內便賣出4000多套;LG在美國洛杉磯批發店不到一個月便賣光全部具有熏衣草香味的便服和禮服。這種服裝很奇特,越是熱鬧場合,香味服裝越顯其奧妙,當人們在穿脫這種衣服時或人多擁擠處時,如捷運、公車里、影劇院、舞廳等,衣料上的香味便會瀰漫開來,香飄四逸,令人心曠神怡。一套熏衣草味套裝售價300~500美元,套裝經20次乾洗香味仍存。這種服裝上的香味是怎么來的?為什麼會保留那么久呢?原來是一種叫做香料微膠囊的東西在起作用。在印花漿中加入香精印製出有香味的印花布。不僅使人在視覺上獲得美的享受,而且在嗅覺上得到愉快的滿足。這種產品開始只限於印花布上使用,由於深受消費者歡迎,逐漸發展到服裝、床單、手帕、襪子、圍巾等多種紡織品上使用。工藝原理
香味印花工藝原理:是採用液體香精或其它的有機溶液,使其香精能與有色的印花塗料漿進行均勻混溶並藉助塗料中粘合劑的作用固著在織物上。由於香精中含有的有機成分多又易揮發、化學性質極不穩定的化合物組成,如桂花香味型的香精就是由紫羅蘭酮、甲基紫羅蘭酮等19種原料按一定比例配製而成的,香精成分十分複雜,在使用和貯存期間易揮發散失或分解變質。所以,對香精的保存和控制使用就成了研究開發的重點問題。為了保護香精免受外界環境因素的影響,控制或延長其釋香期限達到人們對香料的使用目的,最好的辦法就是把香精進行微膠囊化,也是本文介紹的一種攜香釋香的高新技術。微膠囊技術是一種用成膜材料把固體或液體包覆使形成微小粒子的技術。得到的微小粒子叫微膠囊。一般粒子大小在微米或毫米範圍,把包在微膠囊內部的物質稱為囊心,囊心可以是固體,也可以是液體或氣體。微膠囊外部由成膜材料形成的包覆膜稱為壁材。壁材通常是由天然的或合成的高分子材料形成,也可能是無機化合物。微膠囊技術的優勢在於形成微膠囊時,囊心材料被包覆而與外界環境隔離,囊心材料的性質毫無影響地被保存下來,而在適當時機,壁材被壞時又將囊心物質釋放出來,這樣給使用上帶來許多方便。
香精微膠囊一般分為兩種類型:一是開孔型香精微膠囊。這種微膠囊的壁殼上有許多微型小孔,當氣溫升高或穿著時體溫作用使微孔被擴大,使香精因受熱而加速釋放出來。反之,在人們不穿著這種印花服裝時,如在家存放過程中,由於溫度變低而導致微孔收縮或緊閉,香精釋放速度變緩。其製備工藝有兩種:一種是在室溫下把10%濃度的非水溶性香精有機溶液加入到20%濃度的澱粉水溶液中,經過充分攪拌混合,然後噴霧冷凍乾燥成片狀固體,再用球磨機將其粉碎成100目左右的微膠囊顆粒。另一種製備方法是把一定量的液體香精加入到β—環糊精水溶液中,用絡合包埋法把香精分子吸附到β—環糊精分子的中空腔中,然後噴霧乾燥,所得的固體顆粒是多個β—環糊精包覆形成的分子水平的微膠囊集合體。二是封閉型香精微膠囊。壁殼上不含微孔,只有當人們穿著時與外界接觸摩擦時,使囊壁破裂才釋放出香味,這種封閉型香精微膠囊通常採用明膠—阿拉伯樹膠體系的複合凝聚法製備。
製得的微膠囊如經過固化處理則得到壁膜堅硬的封閉型香精微膠囊,若不經過固化處理直接乾燥,得到的香精微膠囊不僅是開孔型的,而且可溶於溫水,明膠壁膜溶化而放出香精。封閉型香味微膠囊也可用原位聚合法製備,利用尿素—甲醛或密胺—甲醛預縮體在香精液滴周圍形成封閉性良好的脲醛樹脂或密胺樹脂壁膜。
香精微膠囊製備的方法較多,各有優缺點,目前市場上又難於購得這種香精微膠囊,為使感興趣的讀者,能自制香精微膠囊,在此特別介紹明膠———阿拉伯樹膠凝聚法(G—A法)製備香精微膠囊技術。
明膠———阿拉伯樹膠複合凝聚法的原理:複合凝聚法是套用高分子物理化學原理製備微膠囊的技術。從高分子電解質的基礎知識中得知,胺基酸或蛋白質是分子中同時含有可酸式電離和鹼式電離基團的兩性離子電解質。當某一PH值下,它們的兩種基團電離程度相等,而整個分子以偶極離子(或內鹽)形式存在。把這時的溶液PH值稱為它的等電點(PEI )。當溶液中PH值高於等電點時,胺基酸或蛋白質以酸式電離為主,分子帶有負電荷,在電場中向正極運動;而在溶液PH值低於等電點時,它以鹼式電離為主,分子帶正電荷,在電場中向負極運動。明膠是一種水溶性蛋白質,是一種典型的兩性高分子電解質,在其等電點以上的溶液中,以帶負電的粒子形式存在,而在等電點以下溶液中,以帶正電的粒子形式存在。
阿拉伯樹膠是由多種單糖縮聚形成的聚合物,除在特低的PH之下(PH<3)外,在水中的阿拉伯樹膠分子總是帶有負電荷。當PH值在明膠等電點以上時將明膠與阿拉伯樹膠水溶液混合均勻,因此時明膠與阿拉伯膠粒子均帶有負電荷,不會發生相互吸引的凝聚作用。當把混合液PH值調節到明膠等電點以下時,明膠離子變成帶有正電荷粒子與帶有負電荷的阿拉伯樹膠粒子相互吸引發生電性中和而凝聚,並對分散在溶液中的香精囊心進行包覆形成微膠囊。
通過實驗表明,明膠———阿拉伯樹膠混合膠體溶液若獲得凝聚相,必須做到如下四點:
1.配製膠體混合液時,明膠、阿拉伯樹膠的濃度不能過高,一般兩種膠體溶液濃度均在3%以下時,得到凝膠產率較高。
2.保持適宜的PH值是保證帶正、負電荷的高分子電解質產生凝聚的必要條件。不同方法處理製得的明膠等電點一般在PH =4~9之間變化,在使用前應對明膠的來源及等電點有所了解,而PH值在4.0~4.5之間即可保證明膠在溶液中成為帶正電荷的粒子,而阿拉伯樹膠在這種PH值時仍為帶負電荷粒子。
3.通常明膠溶液的膠凝點在0~5℃,為使明膠沒有單獨形成凝膠析出,反應體系溫度應保持在40℃左右,以保證複合凝聚相的產生。
4.為了防止無機鹽起鹽效應作用,使相分離受到影響,要注意反應體系中無機鹽含量要低,通常膠體溶液中含鹽量都較低,不會影響凝聚相的產生。所以,應重點把握好前三條。
製備工藝
具體製備工藝為:把4%以下濃度的明膠水溶液和同濃度的阿拉伯樹膠水溶液以1:1質量比例混合,並保持溶液溫度在40℃,PH =7,此時得到一種均勻的單相溶膠。把油心香精囊心在攪拌條件下加入,囊心分散所需顆粒大小的水包油分散體系,在保持40℃的條件下,攪拌並滴加10%濃度的醋酸溶液直至混合體系的PH值為4.0,此時膠液粘度逐漸增強,變為不透明並發生相分離,形成一個由20%濃度左右的明膠———阿拉伯樹膠組成的凝聚相和一個膠體濃度低於0.5%的液體連續相。使原水包油兩相體系轉變為囊心油相,凝聚相和溶劑連續相三相體系,冷卻至0~5℃,加入10%NaOH至PH =9~11,加37%的甲醛,攪拌10min,然後升溫至50℃進行固化處理,過濾乾燥即得到微膠囊產品。由於在固化處理之前的凝膠與溶膠的互相轉化其過程是可逆的,因此發生凝聚相分離之後,如果產生的微膠囊粒子大小不令人滿意,還可以加鹼使PH值再次升高,使凝膠再溶解,通過攪拌使香精油性囊心再次分散,直至達到符合要求時,再滴加醋酸的辦法使PH值降至4.0左右,再次引發凝聚相分離,利用反覆調節PH值辦法控制粒子大小是PH值調節法的優點。利用明膠———阿拉伯樹膠複合凝聚法製備微膠囊具有材料易購、原料無毒、易生物降解、使用簡便等優點,只是阿拉伯樹膠價格較貴,使微膠囊生產成本高些,使用替代原料成為可能。如北京紡織科研所研製出的印花微膠囊就是採用了紡織印染行業常用的一種印染擴散劑亞甲基雙萘磺酸鈉,又稱擴散劑NNO,用它與明膠進行複合凝聚製備微膠囊,除它之外還可使用的陰離子高分子電解質比較多,如海藻酸納、瓊脂、羧甲基纖維素納(CMC)等。用這些原料時,工藝上稍有變化,但基本原理是一致的。
香味印花的加工工藝與通常的印花工藝相似,只是把製備好的香精微膠囊與適宜的粘合劑漿料相混合時,只要香精微膠囊、粘合劑印花色漿料與承印織物三方有較好的相容性即可使用。通過絲網印花的方法把印花漿施加於織物表面上,然後烘乾即可完成。
目前,香味印花的概念,隨著時間的推移已推展為“氣息印花”,因為不只是單純追求產生香味的效果。其中也包含著產生多種大自然的氣息。如森林氣息、松脂氣息、豌豆花的氣息等。這些氣息的特點是與大自然氣息相似的,令人產生身心愉快,回歸大自然的感覺。利用微膠囊進行香味印花,也可以進展到對紡織品進行香味整理。可以減少香精揮發損失,使香味更持久,香味整理用的香精微膠囊通常也是採用凝聚相分離的方法製備的,香精微膠囊不僅可以對織物進行加香整理,而且廣泛用於緞帶、手帕、圍巾、領帶、窗簾和其它家庭裝飾品進行加香整理。例如日本三菱螺縈公司生產過一種含有香精膠囊的聚酯纖維,製成的織物有較持久的釋香能力,有草莓、風梨等水果香精或有針葉樹芳香油氣味等不同品種。由於香精微膠囊保存在纖維內部,織物經多次洗滌仍可保持香味。這種微膠囊纖維不僅可做衣物,也可用於填塞床墊,枕頭和動物形狀的布玩具等。