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具有驱蚊功能的天然植物精油,由于其绿色安全越来越受到人们的青睐。然而精油由于其高挥发性,在纺织品的整理过程中受到限制,利用微胶囊技术来控制精油在纺织品上的释放,可以提高精油在织物上的耐久性能。夏季蚊子的猖獗和紫外辐射的增强对夏用服装提出了驱蚊和抗紫外的要求。鉴于此,我们选取生物基驱蚊材料香茅油作为芯材,并同时引入紫外吸收材料,研究了抗紫外驱蚊双功能微胶囊的制备及其应用性能。首先研究了抗紫外/驱蚊聚脲树脂微胶囊的制备及其在棉织物上的应用,通过包覆紫外吸收剂和香茅油,赋予微胶囊抗紫外和驱蚊双功能,并以响应曲面法通过优化工艺制备了具有高包覆效率的双功能微胶囊。其次通过在香精微胶囊中引入紫外吸收剂金红石纳米二氧化钛制备了抗紫外/驱蚊微胶囊。抗紫外功能的加入,增加了驱蚊微胶囊的应用价值。
本文的主要研究内容和成果如下:
(1)以界面聚合法制备了抗紫外/驱蚊聚脲微胶囊。首先研究了微胶囊合成过程中乳化剂浓度、芯壁比和紫外吸收剂含量对微胶囊形貌和粒径的影响,确定了合适的乳化剂浓度、芯壁比和紫外吸收剂的含量。然后采用响应曲面法,以包覆效率为响应面,固化温度,均质速度,均质时间,芯壁比为变量设计实验,从而得到最佳工艺条件。再以此最佳工艺条件制备的微胶囊,采用涂层整理工艺,将微胶囊整理到棉织物表面。扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度仪(LPSA)结果表明,当乳化剂浓度为1.5%时,微胶囊的形貌成规整球形且分散均匀,粒径分布比较窄,平均粒径在6μm左右。芯壁比达到6∶1时,微胶囊依旧能成规整的球形,而当芯壁比达到8∶1时,微胶囊发生破损。当紫外吸收剂含量为0%、2.5%、5%、7.5%和10%(相对于芯材质量)时,微胶囊的形貌和粒径都不发生变化。根据响应曲面分析实验结果表明,当固化温度为55℃、芯壁比为4∶1、均质时间和均质速率分别为4min和7200rpm时,微胶囊的包覆效率高达93.4%。漫反射光谱(UVRS)表明在此工艺条件下制备的微胶囊,改变紫外吸收剂的含量,发现微胶囊随着紫外吸收剂含量的增加,其紫外吸收性能也逐渐增加。选择紫外吸收剂的含量为7.5%,涂层后的织物表现出抗紫外/驱蚊双功能,微胶囊的用量为30%时,150℃焙烘4min,经15次水洗后织物上的精油保留量高,具有良好的蚊虫驱避效果,并且UPF仍能达到40+。
(2)以悬浮聚合法制备了抗紫外/驱蚊聚甲基丙烯酸甲酯微胶囊,首先对无机紫外吸收剂二氧化钛改性后,并对改性后二氧化钛的表面化学结构进行分析。随后又探究了二氧化钛在反应过程中的添加量对微胶囊形貌和粒径的影响,并分析了制备条件对其性能的影响。实验结果表明,改性二氧化钛掺入后,对微胶囊的粒径和形貌影响比较小。傅里叶红外光谱(FTIR)表明二氧化钛被成功改性,X射线能谱仪成分分析(EDS)和紫外漫反射光(UVRS)表明微胶囊壁材中成功掺入二氧化钛,同时随着二氧化钛掺入量的增加,微胶囊的紫外吸收能力也随之增加。扫描电子显微(SEM)结果表明,芯壁比对微胶囊的形貌和包覆效率有很大的影响,芯壁比为1∶1时,微胶囊呈规整分散均匀的球形。复合功能微胶囊具有良好的耐热稳定性和缓释性能。在涂层整理到织物上后,经过15次水洗,织物依旧展现出良好的抗紫外性能和驱蚊性能。
本文的主要研究内容和成果如下:
(1)以界面聚合法制备了抗紫外/驱蚊聚脲微胶囊。首先研究了微胶囊合成过程中乳化剂浓度、芯壁比和紫外吸收剂含量对微胶囊形貌和粒径的影响,确定了合适的乳化剂浓度、芯壁比和紫外吸收剂的含量。然后采用响应曲面法,以包覆效率为响应面,固化温度,均质速度,均质时间,芯壁比为变量设计实验,从而得到最佳工艺条件。再以此最佳工艺条件制备的微胶囊,采用涂层整理工艺,将微胶囊整理到棉织物表面。扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度仪(LPSA)结果表明,当乳化剂浓度为1.5%时,微胶囊的形貌成规整球形且分散均匀,粒径分布比较窄,平均粒径在6μm左右。芯壁比达到6∶1时,微胶囊依旧能成规整的球形,而当芯壁比达到8∶1时,微胶囊发生破损。当紫外吸收剂含量为0%、2.5%、5%、7.5%和10%(相对于芯材质量)时,微胶囊的形貌和粒径都不发生变化。根据响应曲面分析实验结果表明,当固化温度为55℃、芯壁比为4∶1、均质时间和均质速率分别为4min和7200rpm时,微胶囊的包覆效率高达93.4%。漫反射光谱(UVRS)表明在此工艺条件下制备的微胶囊,改变紫外吸收剂的含量,发现微胶囊随着紫外吸收剂含量的增加,其紫外吸收性能也逐渐增加。选择紫外吸收剂的含量为7.5%,涂层后的织物表现出抗紫外/驱蚊双功能,微胶囊的用量为30%时,150℃焙烘4min,经15次水洗后织物上的精油保留量高,具有良好的蚊虫驱避效果,并且UPF仍能达到40+。
(2)以悬浮聚合法制备了抗紫外/驱蚊聚甲基丙烯酸甲酯微胶囊,首先对无机紫外吸收剂二氧化钛改性后,并对改性后二氧化钛的表面化学结构进行分析。随后又探究了二氧化钛在反应过程中的添加量对微胶囊形貌和粒径的影响,并分析了制备条件对其性能的影响。实验结果表明,改性二氧化钛掺入后,对微胶囊的粒径和形貌影响比较小。傅里叶红外光谱(FTIR)表明二氧化钛被成功改性,X射线能谱仪成分分析(EDS)和紫外漫反射光(UVRS)表明微胶囊壁材中成功掺入二氧化钛,同时随着二氧化钛掺入量的增加,微胶囊的紫外吸收能力也随之增加。扫描电子显微(SEM)结果表明,芯壁比对微胶囊的形貌和包覆效率有很大的影响,芯壁比为1∶1时,微胶囊呈规整分散均匀的球形。复合功能微胶囊具有良好的耐热稳定性和缓释性能。在涂层整理到织物上后,经过15次水洗,织物依旧展现出良好的抗紫外性能和驱蚊性能。