胶囊、含胶囊的织物及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 胶囊、含胶囊的织物及其制备方法和应用 (Capsule, fabric containing capsule, preparation method and application thereof ) 是由 鲍刘兵 刘宏伟 陈蕾 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了胶囊、含胶囊的织物及其制备方法和应用,涉及纺织面料功能性整理技术领域,包括以下重量比的原料：胶囊35～50份,导热填料0～20份,交联剂3～10份,增稠剂1～4份,渗透剂0.1～1份,消泡剂0.1～0.5份,纯水,胶囊表面的-OH、-NH-2等极性基团与植物纤维表面的活性基团形成较强的相互作用,添加少量交联剂即可进一步提高耐洗涤效果并保证制备的各种材质调温织物耐洗涤牢度,低交联剂使用量有利于改善织物手感,提高织物透气性,由于壳聚糖季铵盐自身具有抗菌性,采用其改性的胶囊使得制备的相变调温织物同时具有一定抗菌功能。(The invention discloses a capsule, a fabric containing the capsule, a preparation method and an application thereof, relating to the technical field of functional finishing of textile fabrics, and the capsule comprises the following raw materials in percentage by weight: 35-50 parts of capsules, 0-20 parts of heat-conducting filler, 3-10 parts of cross-linking agent, 1-4 parts of thickening agent, 0.1-1 part of penetrating agent, 0.1-0.5 part of defoaming agent, pure water, and-OH and-NH on the surfaces of the capsules 2 The polar groups and the active groups on the surface of the plant fiber form stronger interaction, a small amount of cross-linking agent is added to further improve the washing fastness and ensure the washing fastness of the prepared temperature-regulating fabric made of various materials, the use amount of the cross-linking agent is low, the hand feeling of the fabric is improved, the air permeability of the fabric is improved, and the phase-change temperature-regulating fabric prepared by adopting the modified capsule has a certain antibacterial function due to the antibacterial property of the chitosan quaternary ammonium salt.)
技术领域
本发明涉及纺织面料功能性整理技术领域，具体涉及胶囊、含胶囊的织物及其制备方法和应用。
背景技术
相变微胶囊，包含有机高分子或无机壁材及其包覆的相变芯材，应用于织物功能性整理研究，已有多年时间。基于相变芯材在遇冷受热后发生固-液可逆相变易实现热能的释放和存储，相变微胶囊通过整理工艺可以很好地用于制备调温织物。
微胶囊主要通过两种方式作用于织物，一种是直接纺丝法(将微胶囊引入纤维)，一种是后整理法。纺丝法对工艺技术及材料各方面性能要求都比较苛刻，后整理法主要包括浸渍、浸轧以及涂层法等，其中涂层法以其简单易行且可以在保持纤维原有机械强度情况下赋予织物新的功能特性，常常在实际应用中被采用。涂层法通过粘合剂或交联剂将功能性材料机械地粘接在织物表面，此法对粘合剂的性能和用量要求较高，粘合剂用量较少易造成相变微胶囊的脱落，用量高又造成织物透气性和手感变差，并且多数情况下，微胶囊与粘合剂之间及微胶囊与织物纤维之间缺少可以直接反应的化学基团，随着洗涤次数的增加，微胶囊也容易从织物掉落而失去调温性能。目前，采用粘合剂与纤维相结合方式进行功能整理的织物，耐洗涤次数(功能保持不低于整理后50～80％)为5～15次，这较大程度地限制了经特殊整理的织物被赋予的某项功能的长效发挥。
发明内容
1、发明要解决的技术问题
针对随着洗涤次数的增加，微胶囊容易从织物掉落而失去调温性能的技术问题，本发明提供了胶囊、含胶囊的织物及其制备方法和应用，它通过采用壳聚糖季铵盐对相变微胶囊表面进行物理包覆处理，增加相变微胶囊表面的粘附性，进而提高织物的耐洗涤牢度。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：一种胶囊，包括相变微胶囊和包覆在相变微胶囊表面的壳聚糖季铵盐，所述壳聚糖季铵盐和相变微胶囊的重量比为：1～3:1；所述相变微胶囊的粒径为0.1～100μm；所述壳聚糖季铵盐取代度＞90.0％。所述相变微胶囊壁材为聚苯乙烯、聚脲、聚氨酯、聚氯乙烯、密胺树脂、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、二氧化硅中的一种或几种复合膜材；所述相变微胶囊芯材为石蜡。
本发明还公开了一种制备上文所述的胶囊的方法，包含如下步骤：
(1)将壳聚糖季铵盐溶于水，在50～70℃，80～120rpm搅拌下将壳聚糖季铵盐溶解于纯水中，配成质量分数6～10％的壳聚糖季铵盐溶液；
(2)将步骤(1)配置的壳聚糖季铵盐溶液缓慢加入到预先分散好的水性相变微胶囊浆液中，600～1000rpm下搅拌20～50min，后加入消泡剂进行消泡，所述相变微胶囊浆液不挥发份为30～50％，水性相变微胶囊浆液是相变微胶囊的水相分散浆液，由本公司生产，属于成品，不需要另外配制，水性相变微胶囊浆液含固量为38％；
(3)将步骤(2)制得的混合液通过喷雾干燥工艺将壳聚糖季铵盐均匀包覆在相变微胶囊表面，喷雾干燥条件为：进风温度165～195℃，出风温度80～100℃，气压0.1～0.5MPa，收集粉末得到表面改性的胶囊。
本发明还公开了一种含胶囊织物胶囊整理浆料，包括以下重量比的原料：
胶囊35～50份，导热填料0～20份，交联剂3～10份，增稠剂1～4份，渗透剂0.1～1份，消泡剂0.1～0.5份，纯水；所述胶囊为上文所述的胶囊。
可选的，所述导热填料为氮化硼、氧化铝、氧化镁、氢氧化铝、石墨、石墨烯中的一种或几种的混合物。
可选的，所述交联剂为多官能度氮丙啶、三聚磷酸钠、环氧氯丙烷、京尼平、戊二醛、异氰酸酯中的一种或几种的混合物。
可选的，所述增稠剂为纤维素类、聚丙烯酸类或聚氨酯类中的一种或几种的混合物。
可选的，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、仲辛醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。
可选的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或矿物油类消泡剂。
本发明还公开了一种制备上文所述含胶囊的织物的方法，包括：
(1)将由壳聚糖季铵盐表面改性的胶囊粉末、交联剂、增稠剂、渗透剂、消泡剂、纯水按所述重量比含量进行混合，并搅拌10～20min至粘度大于8000cps，出料；
(2)将步骤(1)制备的胶囊整理浆料通过圆网印花工艺制备调温织物，烘干，并进行固化交联；
(3)将步骤(2)制备的织物进行水洗，最后进行热定型处理即得所述含有表面改性胶囊的织物。
本发明还公开了一种上文所述的含胶囊的织物在制备纺织产品中的应用，所述纺织产品包括衣物、手套、围巾、床单、被罩、毛巾、袜子、医用辅料以及保健用品。
3、有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本申请实施例提出的胶囊，采用壳聚糖季铵盐对相变微胶囊表面进行物理包覆处理，从而引入-OH、-NH2等反应活性基团，增加了相变微胶囊表面的粘附性，表面包覆处理也提高了相变微胶囊壁材的致密性，从而降低了后期使用过程中相变材料泄露的风险，相变微胶囊表面改性方法采用物理性喷雾干燥法，不会对相变微胶囊表面特定基团的应用产生限制，具有潜在的广泛适用性。
(2)本申请实施例提出的含胶囊的织物，改性的胶囊表面的-OH、-NH2等极性基团与植物纤维表面的活性基团将形成较强的相互作用，添加少量交联剂即可进一步提高耐洗涤效果并保证制备的各种材质调温织物耐洗涤牢度，低交联剂使用量有利于改善织物手感，提高织物透气性，由于壳聚糖季铵盐自身具有抗菌性，采用其改性的胶囊使得制备的相变调温织物同时具有一定抗菌功能。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的含胶囊织物经20次洗涤后的光学显微镜图像。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。本发明中所述的第一、第二等词语，是为了描述本发明的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本发明的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本发明要求保护的范围内。
实施例1
a.胶囊的制备
(1)在50～70℃，80～120rpm搅拌下将壳聚糖季铵盐溶解于纯水中，配成质量分数6～10％的壳聚糖季铵盐溶液。当反应温度低于50℃，搅拌速率低于80rpm，壳聚糖季铵盐在水中的溶解性不好，当反应温度大于70℃，搅拌速率高于120rpm，壳聚糖季铵盐本身的化学性质不稳定，易分解，当配成的壳聚糖季铵盐溶液的质量分数低于6％，壳聚糖季铵盐在相变微胶囊表面的包覆率不高，影响改性效果，当配成的壳聚糖季铵盐溶液的质量分数大于10％，容易造成壳聚糖季铵盐的浪费；
(2)将步骤(1)配置的壳聚糖季铵盐溶液缓慢加入到预先分散好的水性相变微胶囊浆液中，600～1000rpm下搅拌20～50min，后加入消泡剂进行消泡，所述相变微胶囊浆液不挥发份为30～50％；当搅拌速率低于600rpm，搅拌时间低于20min，壳聚糖季铵盐在相变微胶囊表面的包覆率不高，影响改性效果，当搅拌速率大于1000rpm，搅拌时间高于50min，会使壳聚糖季铵盐由相变微胶囊表面上脱落，当相变微胶囊浆液不挥发份低于30％，壳聚糖季铵盐在相变微胶囊表面的包覆率不高，影响改性效果，当相变微胶囊浆液不挥发份高于50％，容易造成成本的增加；
(3)将步骤(2)制得的混合液通过喷雾干燥工艺将壳聚糖季铵盐均匀包覆在相变微胶囊表面，喷雾干燥条件为：进风温度165℃～195℃，出风温度80℃～100℃，气压0.1MPa～0.5MPa，收集粉末得到表面改性的胶囊。当进风温度低于165℃，出风温度低于80℃，气压低于0.1MPa，胶囊干燥度不够，当进风温度高于195℃，出风温度高于100℃，气压高于0.9MPa，容易使胶囊的化学性质不稳定，发生分解。
本实施例选择在60℃，100rpm搅拌下将壳聚糖季铵盐溶解于纯水中，配成质量分数8％的壳聚糖季铵盐溶液，然后将壳聚糖季铵盐溶液缓慢加入到预先分散好的水相变微胶囊浆液中，壳聚糖季铵盐用量按其与相变微胶囊的重量比计算，即壳聚糖季铵盐：相变微胶囊为1:1，微胶囊浆液不挥发份含量为40％，800rpm下搅拌30min，加入矿物油类消泡剂消泡，然后通过喷雾干燥工艺将壳聚糖季铵盐均匀包覆在相变微胶囊表面，喷雾干燥条件为：进风温度175℃；出风温度90℃；气压0.2MPa；所得粉末，即为表面改性的胶囊。采用壳聚糖季铵盐对相变微胶囊表面进行物理包覆处理，从而引入-OH、-NH2等反应活性基团，增加了相变微胶囊表面的粘附性，表面包覆处理也提高了相变微胶囊壁材的致密性，从而降低了后期使用过程中相变材料泄露的风险，相变微胶囊表面改性方法采用物理性喷雾干燥法，不会对相变微胶囊表面特定基团的应用产生限制，具有潜在的广泛适用性。
于其他实施例中，步骤(1)中的反应温度可为50℃、55℃、65℃、70℃，搅拌速率可为80rpm、90rpm、110rpm、120rpm，壳聚糖季铵盐溶液的质量分数可为6％、7％、9％、10％。
步骤(2)中的搅拌速率可为600rpm、700rpm、900rpm、1000rpm，反应时间可为20min、25min、40min、50min，相变微胶囊浆液不挥发份可为30％、35％、45％、50％。
步骤(3)中的进风温度可为165℃、170℃、180℃、195℃，出风温度可为80℃、85℃、95℃、100℃，气压可为0.1MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.15MPa。
b.含胶囊织物的制备
(1)按重量比计，将35～50份的表面改性的胶囊、0～20份的导热填料、3～10份的交联剂、1～4份的增稠剂、0.1～1份的渗透剂、0.1～0.5份的消泡剂、纯水进行混合，并搅拌10～20min至粘度大于8000cps，出料；
(2)将步骤(1)制备的胶囊整理浆料通过圆网印花工艺制备调温织物，烘干，并进行固化交联；
(3)将步骤(2)制备的织物进行水洗，最后进行热定型处理即得所述含有表面改性相变微胶囊的织物。
本实施例将50份表面改性的胶囊粉末、6份氮丙啶交联剂、3份聚丙烯酸钠增稠剂、0.1份JFC渗透剂、0.1份有机硅类消泡剂及40.8份纯水混合后，1000rpm搅拌10min至粘度大于8000cps，出料；然后将制备的胶囊整理浆料通过圆网印花工艺制备调温织物，所用织物为全棉府绸，机台滚筒磁棒16号，车速20码，烘干温度135℃，保证印花涂层在热风烘箱中保持约2min，最后依次经水洗及180℃热定型处理；即得本发明含胶囊织物。改性的胶囊表面的-OH、-NH2等极性基团与植物纤维表面的活性基团将形成较强的相互作用，添加少量交联剂即可进一步提高耐洗涤效果并保证制备的各种材质调温织物耐洗涤牢度，低交联剂使用量有利于改善织物手感，提高织物透气性，由于壳聚糖季铵盐自身具有抗菌性，采用其改性的胶囊使得制备的相变调温织物同时具有一定抗菌功能。
于其他实施例中，胶囊粉末可为35份、40份、45份，导热填料可为5份、10份、15份、20份，交联剂可为3份、5份、7份、10份，渗透剂可为0.3份、0.5份、0.7份、1.0份，消泡剂可为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份，搅拌时间可为12min、14min、16min、18min、20min。
实施例2
a.胶囊的制备
首先在60℃，100rpm搅拌下将壳聚糖季铵盐溶解于纯水中，配成质量分数8％的壳聚糖季铵盐溶液；然后将壳聚糖季铵盐溶液缓慢加入到预先分散好的相变微胶囊浆液中，壳聚糖季铵盐用量按其与微胶囊的质量比计算，即壳聚糖季铵盐：相变微胶囊为2:1，微胶囊浆液不挥发份含量为40％，800rpm下搅拌30min，加入有机硅类消泡剂消泡，然后通过喷雾干燥工艺将壳聚糖季铵盐均匀包覆在相变微胶囊表面，喷雾干燥条件为：进风温度180℃；出风温度92℃；气压0.3MPa；所得粉末，即为表面改性的胶囊。
b.含胶囊织物的制备
将35份表面改性的胶囊粉末、4份环氧氯丙烷交联剂、3份聚丙烯酸钠增稠剂、0.1份JFC渗透剂、0.1份矿物油类消泡剂及57.8份纯水混合后，1000rpm搅拌10min至粘度大于8000cps，出料；然后将制备的胶囊整理浆料通过圆网印花工艺制备调温织物，所用织物为莫代尔，机台滚筒磁棒16号，车速20码，烘干温度135℃，保证印花涂层在热风烘箱中保持约3min，最后依次经水洗及180℃热定型处理；即得本发明含胶囊织物。
实施例3
a.胶囊的制备
首先在60℃，100rpm搅拌下将壳聚糖季铵盐溶解于纯水中，配成质量分数8％的壳聚糖季铵盐溶液；然后将壳聚糖季铵盐溶液缓慢加入到预先分散好的相变微胶囊浆液中，壳聚糖季铵盐用量按其与微胶囊的质量比计算，即壳聚糖季铵盐：相变微胶囊为2.5:1，微胶囊浆液不挥发份含量为40％，800rpm下搅拌30min，加入有机硅类消泡剂消泡，然后通过喷雾干燥工艺将壳聚糖季铵盐均匀包覆在相变微胶囊表面，喷雾干燥条件为：进风温度185℃；出风温度95℃；气压0.4MPa；所得粉末，即为表面改性的胶囊。
b.含胶囊织物的制备
将55份表面改性的胶囊粉末、10份氧化铝导热填料、10份环氧氯丙烷交联剂、2份聚丙烯酸钠增稠剂、0.1份JFC渗透剂、0.2份矿物油类消泡剂及22.7份纯水混合后，1000rpm搅拌10min至粘度大于8000cps，出料；然后将制备的胶囊整理浆料通过圆网印花工艺制备调温织物，所用织物为粘胶面料，机台滚筒磁棒16号，车速20码，烘干温度135℃，保证印花涂层在热风烘箱中保持约3.5min，最后依次经水洗及185℃热定型处理；即得本发明含胶囊织物。
实施例4
a.胶囊的制备
首先在60℃，100rpm搅拌下将壳聚糖季铵盐溶解于纯水中，配成质量分数8％的壳聚糖季铵盐溶液；然后将壳聚糖季铵盐溶液缓慢加入到预先分散好的相变微胶囊浆液中，壳聚糖季铵盐用量按其与微胶囊的质量比计算，即壳聚糖季铵盐：相变微胶囊为3:1，微胶囊浆液不挥发份含量为40％，800rpm下搅拌30min，加入矿物油类消泡剂消泡，然后通过气流喷雾干燥工艺将壳聚糖季铵盐均匀包覆在相变微胶囊表面，喷雾干燥条件为：进风温度190℃；出风温度97℃；气压0.5MPa；所得粉末，即为表面改性的胶囊。
b.含胶囊织物的制备
将65份表面改性的胶囊粉末、10份三聚磷酸钠交联剂、2份聚丙烯酸钠增稠剂、0.1份JFC渗透剂、0.2份有机硅类消泡剂及22.7份纯水混合后，1000rpm搅拌10min至粘度大于8000cps，出料；然后将制备的胶囊整理浆料通过圆网印花工艺制备调温织物，所用织物为纯棉针织物，机台滚筒磁棒16号，车速20码，烘干温度135℃，保证印花涂层在热风烘箱中保持约4min，最后依次经水洗及190℃热定型处理；即得本发明含胶囊织物。
对比例
(1)普通相变微胶囊粉末的制备
将纯水缓慢加入到预先分散好的相变微胶囊浆液中，纯水用量按其与微胶囊的质量比计算，即纯水：相变微胶囊为2:1，微胶囊浆液不挥发份含量为40％，800rpm下搅拌30min，加入矿物油类消泡剂消泡，然后通过喷雾干燥法制备普通相变微胶囊粉末，喷雾干燥条件为：进风温度180℃；出风温度90℃；气压0.3MPa；所得粉末，即为普通相变微胶囊粉末。
(2)调温织物的制备
将50份经喷雾干燥处理的普通微胶囊粉末、6份氮丙啶交联剂、3份聚丙烯酸钠增稠剂、0.1份JFC渗透剂、0.1份有机硅类消泡剂及40.8份纯水混合后，1000rpm搅拌10min至粘度大于8000cps，出料；然后将制备的相变微胶囊整理浆料通过圆网印花工艺制备调温织物，所用织物为纯棉针织物，机台滚筒磁棒16号，车速20码，烘干温度135℃，保证印花涂层在热风烘箱中保持约3min，最后依次经水洗及180℃热定型处理；即得基于未改性相变微胶囊的调温织物。
对实施例1-4及对比例获得的调温织物进行性能测试，试验方法为：
热焓值测试方法：N2气氛，3℃/min由0℃升至60℃，保温2min，再由60℃降至0℃，测试仪器为美国TA公司DSC25。
洗涤测试方法：按照洗牢度测试标准《GBT 8629-2017纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》进行耐洗涤性能测试，热焓损失率计算方式为洗涤前后所测熔融热焓值之差与洗涤前熔融热焓值比值的百分数。
测试结果如下：
通过以上测试结果可以看出，通过本发明所述方法制备的调温织物在经过20次洗涤之后熔融热焓值仍保持在整理后的84～92％，而不包含本发明所述表面改性微胶囊的对比例熔融热焓值只保持在整理后的16％左右，相变材料有较大的流失，可见本发明所述方法可以有效提高相变微胶囊在织物上的耐洗涤牢度，从而可以长效发挥织物的调温性能。此外，本发明采取的胶囊表面改性方法为物理性喷雾干燥法，不对胶囊壁材表面活性基团的种类构成应用限制，具有非常广泛的应用前景。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种光影处理技术合成革及其制备方法