微膠囊技術在棉織物阻燃整理中的應用
微膠囊作為一門新型技術，紡織工業對微膠囊技術反應比較遲緩，直至上世紀90年代才有一些研究和開發乃至商業化，近年來迅速發展[1-6]。進入2l世紀，人們意識到微膠囊在紡織品上的功效，尤其發達國家，如日本、美國以及一些歐洲國家，微膠囊技術迅速發展，引導紡織品功能性、時尚性、先進性技術創新。
現有的眾多微膠囊化方法中，界面聚合法[7-9],和原位聚合法[10],是以單體作為原料，利用合成高分子材料做殼材的方法。具有工藝簡單、殼材選擇面廣等優點被廣泛應用。
本文以環氧氯丙烷和二乙烯三胺為原料，在自制阻燃劑表面通過界面聚合法生成殼材，包覆在阻燃劑的表面，形成阻燃劑的微膠囊[11]。研究了界面聚合法制備微膠囊時的乳化分散劑用量、反應溫度、攪拌速度、殼芯質量比等因素對微膠囊粒徑大小和分布的影響規律，確立了最佳的制備條件。利用制備的阻燃劑微膠囊對棉織物進行整理[12]，整理后的棉織物阻燃耐洗性獲得了較大提高。
l實驗部分
1.1實驗原料及儀器
實驗原料：自制阻燃劑、二乙烯三胺、環氧氯丙烷，BTCA，次亞磷酸鈉，均為分析純(市售)；預處理純棉平紋白布。
實驗儀器：美國NicoletNexus670型FT-IR光譜儀，DF-10lS集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，LCK-08織物阻燃性能測定儀，生物顯微鏡，熱重(TG)分析儀，SBDY-2便攜式白度儀。
1.2阻燃劑的制備
以乙二醇和磷酸三甲酯為原料，在催化劑存在的條件下，制備了縮合的磷酸酯阻燃劑,其結構式為：
1.3阻燃劑微膠囊的制備方法
將一定比例的自制阻燃劑和環氧氯丙烷加入到含有平平加的溶液里，乳化形成O／W型乳液；逐漸升溫至一定溫度，將含有分散劑NNO的二乙烯三胺溶液逐滴加入乳液中：環氧氯丙烷與二乙烯三胺發生界面聚合，將阻燃劑包覆，形成微膠囊。
1.4棉織物的阻燃整理
浸軋整理液(二浸二軋，軋余率85％)→預烘(85℃，4min)→焙烘(170℃，90s)→皂洗。
1.5測試分析
1.5.1阻燃劑紅外譜圖分析
利用美國NicoletNexus670型FT-lR光譜儀對合成阻燃劑進行官能團的分析，確認阻燃劑的結構。
1.5.2阻燃劑微膠囊殼厚與平均粒徑的測試
將微膠囊樣品進行抽樣觀察，由生物顯微鏡觀察微膠囊形成的數日。每個試樣統計200個數據，每個數據的觀測均在同一放大倍數下進行，通過兩次聚焦，直接觀測得到微膠囊的內徑d和外徑D，殼厚h按下式計算得到：
微膠囊殼厚(?m)=微膠囊外徑-微膠囊內徑
采用HPPS高性能納米粒度分析儀，測試并計算制備微膠囊的平均粒徑。計算公式為：
dn=∑(ni×di)/∑ni
其中，dn為平均粒徑，ni為具有相同粒徑的微膠囊數目，di為單個微膠囊粒徑。
1.5.3阻燃整理后織物阻燃性能的測試
用LCK-08織物阻燃性能測定儀對整理前后棉織物進行阻燃性能測試，按照GB/T5455-1997《紡織品燃燒性能試驗垂直法》標準。續燃、陰燃時間越短，損毀長度越短，阻燃性能越好。
1.5.4阻燃織物熱分析(TG)
用熱重分析儀對阻燃前后織物進行熱分析，理論上阻燃整理后各階段的理想溫度均有所降低，且裂解殘渣量會增加。
1.5.5阻燃織物白度測試
采用SBDY-2便攜式白度儀對阻燃織物白度進行測試，測試五次取平均值。
2結果與討論
2.1阻燃劑紅外譜圖分析結果
對合成的阻燃劑進行紅外光譜測試，其紅外譜圖如圖l所示。
圖中3310/cm處的峰為-OH的伸縮振動吸收峰，2940/cm,2880/cm處的峰為-CH3的反對稱和對稱伸縮振動峰。1460/cm處的峰為-CH2的平面剪式振動峰，1230/cm處的峰為P=O的伸縮振動峰。1020/cm處的峰為P-0-C的伸縮振動蜂。88l/cm～810/cm處的峰為C-H的面外彎曲振動峰，上述各特征峰均與合成的目標產物相符。
2.2影響微膠囊制備的各因素分析
2.2.1反應溫度
根據原料界面聚合的條件，將反應的溫度確定為20～70℃。反應溫度對微膠囊性能的影響，如表1。
表1反應溫度對徽膠囊性能的影響
注：其它條件分別為攪拌速度1000r／min，m殼材:m芯
材=1.5:1，乳化分散劑用量4％(owf)
由表l可知，在溫度低于40℃時殼材高分子運動較弱。不能很好地包覆芯材。微膠囊殼厚較薄，易破裂；隨著溫度的升高，殼材高分子運動加劇，但在50℃以后微膠囊的殼厚隨著溫度的升高而減小，說明溫度太高不利于殼材在芯材周圍的凝聚。40℃時的微膠囊殼厚最大，為最佳反應條件。
2.2.2攪拌速度
由表2知，阻燃劑微膠囊的粒徑隨著攪拌速率的增加減小明顯，說明在攪拌速度較大的情況下,阻燃劑微膠囊不易聚集成較大粒子：微膠囊的殼厚卻先增大后減小，說明在攪拌速率較小時，殼材和芯材的相互分散度較小，從而減少了殼材和芯材接觸的概率：攪拌速度過大，不利于殼材在芯材周圍形成凝聚相，也易導致囊殼被打破，攪拌速率應選擇在900r/min左右為宜。
表2攪拌速度對微膠囊性能的影響
注：反應溫度40℃，m殼材:m芯材=1.5:1乳化分散劑用量4％(owf)
2.2.3殼芯質量比
表3殼芯質量比對微膠囊性能的影響
注：反應溫度40℃，攪拌速率900r／min，乳化分散劑用量4％(owf)
由表3知，提高芯殼材的質量比，阻燃劑微膠囊的粒徑明顯增加，粒徑太大在織物阻燃整理時將會在織物表面涂膜，影響織物的其他性能：但是殼厚卻有所下降，易造成微膠囊的破裂，因此芯殼材質量比應選擇在1.5:l為宜。
2.2.4乳化分散劑的用量
阻燃劑微膠囊的粒徑和分布受乳液穩定性的影響，乳化分散劑的用量較少時，它不能包住所有的液滴，液滴間易發生合并；隨著乳化分散劑用量的增加，液滴間合并的機會變小，但是當乳化分散劑過量時，多余的部分起不到作用，會造成浪費。由表4知，當乳化分散劑用量大于4％，微膠囊的粒徑基本維持不變，因此，乳化分散劑的用量為4％。
表4乳化分散劑用量對微膠囊性能的影響
注：反應溫度40℃，m殼材:m芯材=15:1，攪拌速率900r/min
綜上各種因素，阻燃劑微膠囊制備的最佳工藝為：反應溫度為40℃，攪拌速率為900r／min，芯殼材質量比為1.5:1，乳化分散劑的用量為4％，在最佳工藝條件下，制備阻燃劑微膠囊，其生物顯微鏡下的外觀形態見圖2。
由圖2所示，制備的阻燃劑微膠囊數目比較多，分布均勻。利用該微膠囊阻燃劑進行整理時，微膠囊顆粒易向纖維內部滲透，可有效提高織物的阻燃效果。
2.3最佳整理工藝的確定
將合成的阻燃劑微膠囊用于棉織物的阻燃整理，主要考查微膠囊的用量、交聯劑的用量、焙烘溫度和焙烘時間四個因素的影響。通過單因素實驗選取止交試驗的水平因子，進行正交試驗。根據織物損毀長度來確定整理的最佳工藝。
表5整理工藝正交試驗表
由表5可知，微膠囊用量和交聯劑用量的極差分別為39.334和38.000，較其他因素的極差大，為影響整理效果的主要因素。但是整理劑用量達到一定量時，單純增加整理劑的用量不能提高阻燃性能，焙烘溫度太低整理劑不能很好發生交聯，焙烘溫度過高對織物損傷嚴重，交聯劑用量過大影響織物的手感。由表5，綜合各因素的水平因子可以得出最佳整理工藝條件為：整理劑用量為220g/L，交聯劑用鰱為20g/L，焙烘溫度為170℃，焙烘時間為90s。
2.4測試結果
2.4.1阻燃織物熱分析結果
用制備的阻燃劑微膠囊，在最佳的阻燃工藝條件下對棉織物進行阻燃整理，對阻燃整理前后的棉織物進行熱重(TG)分析，結果如圖3所示。
由圖3可知，整理后棉織物裂解的階段性還是存在的。整理后的棉織物各階段的裂解溫度均降低明顯，主要裂解階段更為明顯，由354.86-395.88℃降為267.89-283.84℃，失重率由5l.056％-29.132％，且殘渣量由22.542％提高到35.038％，說明阻燃劑微膠囊有效地阻止了織物的裂解，阻燃性能優良。
2.4阻燃耐洗性測試
分別對阻燃織物進行10次、20次的皂洗，并測試其阻燃性能，皂洗條件為：純堿2g/L，皂片2g/L，溫度為50℃。
表9阻燃織物耐洗性的測試結果
由表9知，經過20次的皂洗，織物的損毀長度仍小于15cm，續燃、陰燃時間均為零，阻燃效果仍能達到Bl級的標準。
2.4.3阻燃整理后織物其它性能的變化
整理后織物的白度保留率較好，吸濕性較好，褶皺回復角得到提高，均能滿足應用的要求,見表10。
表l0阻燃織物的性能變化
3結論
3.1以二乙烯三胺與環氧氯丙烷為原料，利用界面聚合方法，制備了阻燃劑微膠囊，制備微膠囊的最佳工藝條件為：反應溫度40℃，攪拌速度900r／min，m殼材:m芯材=1:1.5，乳化分散劑用量4％(owf)。
3.2對阻燃劑微膠囊的最佳整理工藝進行了優化，最佳整理工藝為：整理劑用量為220g/L，交聯劑用量為20g/L，焙烘溫度為170℃，焙烘時間為90s。
3.3微膠囊阻燃劑和丁烷四羧酸合用，對棉織物進行阻燃整理,整理后的織物經20次皂洗后仍有良好的阻燃效果，同時織物的抗皺性能獲得了提高。
3.4對阻燃織物進行了熱分析(TG)。表明阻燃劑微膠囊對纖維的脫水、炭化有催化作用，減少了可燃性裂解產物的生成，固體殘渣量增多。
3.5阻燃整理后，棉織物的白度、吸濕性保留較好，且織物的斷裂強力損失不大。MKHBVgXHl
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