李月霞，宋曉秋，王景文，費(fèi) 凡

(上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院香料香精技術(shù)與工程學(xué)院，上海201418)

芳香不僅可使人心情舒暢，還具有醫(yī)治疾病、優(yōu)化環(huán)境、突出形象等作用［1-3］。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，人們對(duì)紡織品的要求有了很大變化，從過去的實(shí)用型向裝飾、享受、保健型轉(zhuǎn)化。芳香紡織品不僅順應(yīng)了這一趨勢(shì)［4］，其藥效保健作用更是滿足了人們對(duì)健康的需求。然而，由于香精本身的極易揮發(fā)性，使得直接乳化香精整理的織物留香時(shí)間短、經(jīng)濟(jì)效益差［1］。利用芳香微膠囊整理液對(duì)紡織品進(jìn)行整理，可以達(dá)到長效緩釋、延長留香時(shí)間的目的［5］，使紡織品具有更持久的芳香功能［6］。

目前，香精微膠囊化是香味紡織品的主要生產(chǎn)方法。微膠囊制備方法有很多，常用的有界面聚合法、原位聚合法、水相分離法和油相分離法等［7］。利用β-環(huán)糊精(β-CD)包絡(luò)客體分子形成微膠囊是現(xiàn)在較為先進(jìn)的微膠囊技術(shù)。β-CD不但具有特殊的內(nèi)部疏水空腔結(jié)構(gòu)，能夠與其分子尺寸大小適合的香精形成包合物，提高緩慢釋放性能［8］，而且無毒性，對(duì)皮膚無刺激性，易生物降解［9］，有著廣泛的應(yīng)用前景［10］。

本研究以β-CD為壁材，以極易揮發(fā)的薄荷香精為芯材，通過包結(jié)絡(luò)合法制備薄荷β-環(huán)糊精微膠囊，并以此微膠囊制備整理劑對(duì)真絲織物進(jìn)行加香整理。確定較優(yōu)加香整理工藝條件，并探討其加香效果、耐日照及耐干洗性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料:真絲織物(平方米質(zhì)量20 g/m2)，β-環(huán)糊精(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，無水乙醇(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，薄荷香精(上海波頓香料有限公司)，滲透劑JFC(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，低溫交聯(lián)劑(東華大學(xué))，石油醚(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

儀器:PL403電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)，KQ-100超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，101-0B電熱恒溫干燥箱(上海葉拓儀器儀表有限公司)，SHZ-DIII循環(huán)水真空泵(上海耀特儀器設(shè)備有限公司)，524G恒溫磁力攪拌器(上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司)，XSP-BM-8CAS生物顯微鏡(廈門市高科杰實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司)，JEM-1400透射電子顯微鏡(日本電子株式會(huì)社)。

1.2 微膠囊的制備

8 gβ-CD在磁力攪拌下溶于200 mL、50℃的去離子水;2 g薄荷香精于20 mL無水乙醇中超聲分散均勻后緩慢滴加入β-CD溶液;在50℃、600 r/min下磁力攪拌2 h，攪拌完畢后室溫下靜置24 h，即制備得到質(zhì)量濃度為32 g/L的薄荷β-CD微膠囊水溶液。

1.3 加香整理

1.3.1 芳香整理劑配方

香精微膠囊水溶液:240～960 g/L;乳化劑吐溫－80:1 g/L;低溫交聯(lián)劑:40 g/L;滲透劑JFC:2 g/L。

1.3.2 噴霧法對(duì)真絲織物進(jìn)行加香整理

按一定配方配制加香整理液，磁力攪拌均勻后按照比例1 g︰10 mL(真絲織物︰整理液)均勻噴灑至織物表面，25℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干。工藝流程如圖1所示。

圖1 噴霧法整理真絲織物Fig.1 Finishing of silk fabric by spraying method

1.4 洗滌方法

根據(jù)歐洲規(guī)范EN ISO 3175—2《紡織物 干洗和最終處理第2部分:四氯乙烷法》進(jìn)行模擬干洗實(shí)驗(yàn)，來測(cè)試微膠囊的耐洗滌性能。反復(fù)洗滌，直至織物無香氣。其中，芳香紡織品適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的耐干洗要求為洗滌5次［11］。

1.5 感官評(píng)價(jià)方法

通過感官評(píng)估評(píng)價(jià)整理后織物的留香強(qiáng)度。選擇5位年齡在20～25歲的人組成一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，讓他們用0～10來描述織物上留存的香氣強(qiáng)度。其中0表示沒有香氣，10表示實(shí)驗(yàn)組合中的最強(qiáng)香氣強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 所制備微膠囊及整理后的真絲織物

利用透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)所制備的微膠囊的外貌及組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2所示。

圖2 所制備β-CD微膠囊的TEM照片F(xiàn)ig.2 TEM photograph ofβ-CD microcapsules prepared

由圖2可以看出，所制備薄荷β-CD微膠囊呈球形，粒徑在15～20μm;根據(jù)照片中的明暗對(duì)比可以得知，整個(gè)微膠囊是由多個(gè)β-CD分子聚集在一起，通過對(duì)芯材材料薄荷香精包埋形成的。

利用生物顯微鏡對(duì)加香整理前后真絲織物的纖維進(jìn)行拍照，結(jié)果如圖3和圖4所示。

對(duì)比圖3和圖4可以得出，整理后真絲纖維上出現(xiàn)許多顆粒狀物質(zhì)，而整理前纖維上并不存在，此顆粒狀物質(zhì)應(yīng)為薄荷微膠囊。因此，可以證明噴霧法對(duì)真絲織物成功加香。

圖3 整理前真絲纖維的顯微鏡照片F(xiàn)ig.3 Microphotograph of silk fiber before finishing

圖4 整理后真絲纖維的顯微鏡照片F(xiàn)ig.4 Microphotograph of silk fiber after finishing

2.2 工藝條件對(duì)真絲織物加香效果及留香時(shí)間的影響

影響真絲織物加香效果及留香時(shí)間的因素主要為整理劑中微膠囊水溶液質(zhì)量濃度和加香后烘干處理溫度，因此本研究主要從這兩個(gè)方面進(jìn)行討論。

取微膠囊水溶液質(zhì)量濃度分別為240、480、720、960 g/L的整理液對(duì)真絲織物進(jìn)行加香整理，處理溫度取60℃;將整理后的真絲織物置于避光通風(fēng)處，每兩天對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖5所示。

圖5 微膠囊水溶液質(zhì)量濃度對(duì)真絲織物加香整理效果的影響Fig.5 Influence of microcapsule aqueous solution mass concentration on fragrant finishing effect of silk fabric

由圖5可以看出，加香織物的香氣均隨微膠囊質(zhì)量濃度的增大而增強(qiáng)，且在存放26 d之前減弱較快，26 d之后變化緩慢，至40 d后，香氣強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，且各濃度下織物的香氣強(qiáng)度趨于一致。這是由于微膠囊質(zhì)量濃度越高，加香織物纖維上黏附微膠囊就越多，加香織物香氣強(qiáng)度就會(huì)越高，而隨微膠囊的緩釋所表現(xiàn)出的減弱程度就越大。當(dāng)微膠囊緩釋到一定程度時(shí)會(huì)表現(xiàn)出一定的緩釋穩(wěn)定性，體現(xiàn)在加香織物上就是不同微膠囊質(zhì)量濃度下所整理的織物放置一定時(shí)間后香氣強(qiáng)度趨于穩(wěn)定且一致。因此，經(jīng)所制備微膠囊整理后的加香織物具有較好的緩釋性，且緩釋到一定程度時(shí)表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。另外，微膠囊水溶液質(zhì)量濃度為720 g/L和960 g/L時(shí)，織物香氣對(duì)應(yīng)人類嗅覺強(qiáng)度適中且較舒適，因此720～960 g/L為最佳微膠囊水溶液質(zhì)量濃度。后續(xù)實(shí)驗(yàn)選取香氣強(qiáng)度最高的微膠囊水溶液質(zhì)量濃度960 g/L為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

取整理液中微膠囊水溶液質(zhì)量濃度為960 g/L，將干燥后的織物潤濕后分別于 40、60、80、90、100 ℃下鼓風(fēng)干燥處理10 min，結(jié)果如圖6所示。

圖6 處理溫度對(duì)真絲織物加香整理效果的影響Fig.6 Influence of processing temperature on fragrant finishing effect of silk fabric

由圖6可知，加香織物香氣強(qiáng)度隨烘干處理溫度的升高而降低，這是由香精的易揮發(fā)性造成的，因此織物加香后處理溫度不宜過高;而處理溫度太低會(huì)延長處理時(shí)間，同樣會(huì)降低織物的香氣強(qiáng)度。處理溫度40℃下織物在固定處理時(shí)間內(nèi)干燥效果不佳，因此本實(shí)驗(yàn)采取60℃為最佳處理溫度。

確定實(shí)驗(yàn)較優(yōu)工藝條件為:60℃烘干處理、微膠囊水溶液質(zhì)量濃度為960 g/L。后續(xù)實(shí)驗(yàn)均在較優(yōu)工藝條件下操作。

2.3 貨架留香時(shí)間的探究

將兩塊加香織物分別置于通風(fēng)處和密封袋中，每周對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。結(jié)果如圖7所示。

圖7 真絲織物加香整理后貨架的留香時(shí)間Fig.7 Fragrance retaining time of silk fabric on goods shelf after fragrant finishing

由圖7可以看出，相較于自然放置，密封放置6周后真絲織物香氣依舊較強(qiáng)，香氣減弱均勻緩慢。密封條件下，織物所黏附微膠囊內(nèi)外的薄荷香精濃度在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到了一種平衡，而使得微膠囊緩釋性降低，使得加香織物表面香氣揮發(fā)極為緩慢而可以長久留香。

由圖7中密封下加香織物香氣強(qiáng)度減弱的趨勢(shì)可以估算織物在密封條件下還可以留香4～6個(gè)月，即織物貨架留香時(shí)間可以達(dá)到5～7個(gè)月。其中每周對(duì)織物的感官評(píng)價(jià)可能會(huì)影響其留香時(shí)間，若加強(qiáng)織物的密封性，可以更好地延長織物的留香時(shí)間。

2.4 加速實(shí)驗(yàn)

將加香織物置于100℃鼓風(fēng)干燥箱中，每30 min對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。結(jié)果如圖8所示。

圖8 100℃加速實(shí)驗(yàn)探究真絲織物加香整理后留香時(shí)間Fig.8 Exploration on fragrance retaining time of silk fabric after fragrant finishing by 100℃accelerating test

由圖8可以看出，織物香氣強(qiáng)度在前2 h快速減弱，至5.5 h時(shí)香氣強(qiáng)度為0，這也是由微膠囊前期較好的緩釋性及后期所表現(xiàn)出的較好穩(wěn)定性造成的。對(duì)照同處理方法下的加香織物于自然放置與加速實(shí)驗(yàn)間的香氣強(qiáng)度數(shù)據(jù)，可以得出其留香時(shí)間為3個(gè)月左右。

2.5 耐日照性能測(cè)試

將加香織物置于日照下(實(shí)驗(yàn)時(shí)天氣晴朗，溫度18～25℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間10:00～15:00)，每隔1 h對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。結(jié)果如圖9所示。

圖9 日照對(duì)真絲織物加香整理后留香效果的影響Fig.9 Influence of sunlight on fragrance retaining effect of silk fabric after fragrant finishing

由圖9可知，日照下織物的香氣強(qiáng)度在7 h前減弱較快，7 h后已較弱并趨于穩(wěn)定，而且加香織物于避光通風(fēng)處放置7 h后香氣強(qiáng)度基本不變。所以，日照能夠加速微膠囊內(nèi)薄荷香精的揮發(fā)，且加香織物耐日照時(shí)間較短，耐光照性能較差，所制備加香織物不宜在日照下使用。這與薄荷香精本身極易揮發(fā)的特性有關(guān)。

2.6 耐洗滌性測(cè)試

對(duì)加香真絲織物進(jìn)行模擬干洗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)洗滌7次后織物仍留存非常微弱的香氣，能夠滿足歐洲規(guī)范EN ISO3175—2中工業(yè)應(yīng)用對(duì)芳香織物干洗5次的要求。利用生物顯微鏡對(duì)洗滌后加香織物進(jìn)行拍照。結(jié)果如圖10所示。

由圖10可知，加香織物洗滌至幾乎無香氣時(shí)，真絲纖維表面依然吸附有大量的微膠囊。這說明微膠囊非常牢固地黏附在真絲纖維上，所制備加香織物可以承受一定范圍內(nèi)的外力作用而保持其芳香性。

圖10 洗滌7次后的加香整理織物顯微鏡照片F(xiàn)ig.10 Microphotograph of fragrant finishing fabric after 7 times of washing

3 結(jié)論

1)以β-CD為壁材，薄荷香精為芯材，通過包結(jié)絡(luò)合法成功制備了TEM下為球形的微膠囊，并通過噴霧法成功對(duì)真絲織物進(jìn)行了加香整理。

2)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化工藝條件為:微膠囊水溶液質(zhì)量濃度720～960 g/L，60℃烘干處理;加香真絲織物可以密封保存5～7個(gè)月，自然環(huán)境下留香3個(gè)月左右;日照會(huì)加速香精揮發(fā)，加香織物耐日照性能差，不宜在日照下使用;加香織物可耐7次干洗，能夠滿足歐洲規(guī)范EN ISO 3175—2中工業(yè)應(yīng)用對(duì)芳香織物干洗5次的要求。

3)實(shí)驗(yàn)所得芳香織物提高了真絲織物的附加值，可應(yīng)用于圍巾、窗簾、床品、抱枕等，滿足了消費(fèi)者對(duì)芳香紡織品的需求。

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