微胶囊技术作为一门新型技术，近年来发展迅速，该项技术已从对染料进行微胶囊化制备无碳复写纸扩展到医药、食品、农药、涂料、油墨、黏合剂、化妆品、洗涤剂、感光材料、纺织等行业 。
   微胶囊其实质是固体、液体或气体的微小包裹体，加工或使用过程中，在外部压力、摩擦力、pH值、酶、温度、光等刺激下微胶囊破裂或者通过微胶囊壁的扩散作用，使包裹内的物质释放到周围环境中以供使用。微胶囊技术为纺织品的染色、印花、化学后整理开拓了广阔的发展空间。尤其是微胶囊化染料，不仅可以制造出色彩斑斓的纺织品，解决染色上的泳移现象 ，更为重要的是，采用微胶囊技术可以有效地解决纺织印染中存在的一些问题，如降低成本，提高染料利用率，有利于废水净化和实现无助剂免水洗染色 。为此，本文对微胶囊化染料及其在纺织上的应用技术进行了综述。

1 微胶囊化染料

1．1 外观特征

   微胶囊化染料(或称为染料微胶囊)是利用微胶囊技术，将染料包裹起来使得芯材与外界环境隔开，免受外界的温度、气体、紫外线等因素影响，在一定条件下，囊壁破裂或缓释而达到染色的目的。
 一般来说，液体芯材胶囊化后呈球形，固体芯材胶囊化后呈球形或不规则形状。微胶囊化染料通常呈不规则外形，其粒径在1～200 ttm之间，有单芯、多芯和复合型3种，它的壁膜厚薄视工艺要求而异。内芯可以只含1种染料，也可以含多种不同的染料，如分散、酸性、阳离子染料等混合作为芯材。内芯仅含1种染料和1层囊膜的就为单芯型；由多种染料包在1个囊体中，每种染料各被囊膜包覆构成1个小囊体的称为多芯型；复合型是指由多层囊膜构成的复合微胶囊。

1．2 释放机制

 微胶囊化染料中染料的释放方式包括在必要时破坏囊壁释放和通过囊壁逐渐缓慢释放2种 。前者是用各种外力如机械压力、摩擦力等方法使胶囊破裂，或在热的作用下使壁材熔融或分解，也可用水或其它溶剂的溶解或提取的方法，还可用化学方法如酶的攻击，或使用电磁方法使胶囊破裂，囊心瞬时释放至外围环境中。另一种就是芯材通过囊壁缓慢释放。它是建立在溶解渗透扩散理论基础上，由于仍然存在很多的可变因素，到目前为止，还没有一种研究理论能概括所有芯材定量化释放的过程。总之，染料微胶囊的释放机制大致可归纳为以下几种。

1)膜。释放受下列因素的控制：微胶囊壁两侧的浓度差、壁厚、活性成分透过壁的渗透率及活性成分对周围环境的扩散系统。
2)外部施压。这一释放机制是施加外力使壁破裂释放出活性物。例如在控制释放型唇膏中，微胶囊保护颜料粒子不受热、光和汗液的破坏，只要使外壳破裂就能随时释放出色料。当涂抹唇膏后，最初的颜色是由基本配方成分产生的，在此之后轻松按压或擦拭嘴唇就能恢复鲜艳的颜色。
3)撕裂或剥开。这种方法一般是将胶囊置于2层纸或薄膜之间的黏合剂层中。将纸或薄膜撕开时，微胶囊破裂，芯材释放。
4)溶剂的溶胀。周围的溶剂控制芯材释放。溶剂一般是水，水溶液浸透微胶囊，使微胶囊溶胀，从而加速活性物的释放。
5)借助渗透压进行控制。某些微胶囊的释放触发机制系基于系统中存在着一种有渗透活性成分的胶囊，当其内部形成很大的渗透压时，芯材会缓慢释放。
6)pH值敏感系统。当微胶囊周围环境的pH值在某个区域内，聚合物载体壁破裂，从而挤出其内的活性成分。这一过程一般是可逆的。
7)温度敏感系统。某些聚合物材料对环境温度的微小变化敏感，这种微小的温度变化会引起其结构膜膨胀或崩解。

1．3 微胶囊的制备方法

   不同种类染料和染料中所含的助剂对微胶囊形成颗粒的大小和均匀程度都有很大影响。染料微胶囊的大小、形状和所包染料浓度对其释放起到决定性的作用，不规则微胶囊外形也导致微胶囊的缓释性难以控制，因此，胶囊壁材和合成路线的选择显得非常重要。
   微胶囊制备方法从理论上大致分为化学方法、物理化学方法和物理方法3类 ，下面介绍一些主要的制备方法。

1．3．1 化学法

    化学法包括界面聚合法、界面定位聚合法和有限凝聚聚合法等。其中界面聚合法和界面定位聚合法通称为原位聚合法。

1．3．1．1 界面聚合法 利用水溶性和油溶性的2种或2种以上多官能团的单体在界面发生缩聚反应而得。可制得含水性微胶囊和含油性微胶囊。如制作含油性微胶囊，要先把油溶性单体A溶解于油溶性溶剂，然后分散于水相中，使之成为非常细小的液滴，再将水溶性单体B加入到水相中。单体和单体在界面发生聚合反应，形成微胶囊。

1．3．1．2 界面定位聚合法将芯材、系统调节剂通过均化处理后，以均匀的小液滴分散在介质内，在系统调节剂的特殊作用下，使来自介质相(外相)的聚合单体在液滴表面集中、聚合形成囊壁。

1．3．1．3 有限凝聚聚合法 将能与芯材互溶的单体和催化剂分散在它们不互溶的介质中，在适当的反应条件下，可溶性单体变成不溶性聚合物而沉积在芯材与介质的界面上，形成微胶囊壁。此法也可以制作含水性或含油性微胶囊。单体可采用水溶性的、油溶性的或气溶胶形式。

1．3．2 物理化学法 物理化学法包括水相分离法、油相分离法和锐孔一凝固浴法等。

1．3．2．1 水相分离法 此法包括复凝聚、盐凝聚和pH值变化引起的凝聚。用得最多的复相凝聚法是采用2种带不同电荷的胶体水溶液混合时产生相分离而制得微胶囊。常用的有阿拉伯胶和明胶。

1．3．2．2 油相分离法 把壁材聚合物溶解于溶剂中，芯材与它们不互溶，使芯材乳化在其中，以颗粒状存在，然后加入可混溶液使得聚合物沉淀，包围住芯材，形成了囊壁。

1．3．2．3 锐孔一凝固浴法将芯材通过锐孔与壁材(聚合物材料的溶解溶液)预先成型，壁材包在芯材外面，然后通过在凝固浴中固化、热改性或电改性使壁材沉淀出来，形成微胶囊。

1．3．3 物理方法

   物理方法是借助专门的设备通过机械方式将芯材与壁材混合均匀，细化造粒，然后使壁材凝聚固化在芯材表面而制备微胶囊。根据所用设备和造粒方式的不同，物理机械法制备微胶囊可采用空气悬浮法(Wurster法)、喷雾法、真空镀膜法及静电结合法等。
   通常，染料微胶囊选用的壁材有明胶、果胶、琼脂、甲基纤维素、聚丙烯酸、马来酸等高分子物质。多数热敏或光敏微胶囊都采用脲醛或三聚氰胺一甲醛树脂作为壁材。图1为组成染料微胶囊的芯材和壁材的主要原料。



 文献11采用原位聚合法以三聚氰胺一甲醛树脂合成光敏变色微胶囊，文献12采用了水相分离一单凝聚法以改性的天然高分子物质RT为壁材制备光敏变色微胶囊，文献[13，14]则采用复凝聚法以明胶一阿拉伯树脂制备热敏变色微胶囊。
   20世纪70年代初，日本Matsui Shikiso化学公司发现分散染料不溶于水，成功地通过改性将这类染料制成微胶囊其商品名称为N型精细染料(Finecolour N型)。Hayashi化学公司也开发了一系列染料微胶囊，商品牌号是MCP HP，也属分散染料微胶囊。国外也有采用以纤维材料做壁材包覆染料之后进行纺纱的方法制备染料微胶囊，这种方法更适合大规模的合成。日本的Chih Pong Chang等人采用界面聚合法以聚脲烷作为壁材合成黄色偶氮染料微胶囊 。国内在染料微胶囊技术上也取得了一定的进步，北京市纺织科学研究所对传统的明胶一阿拉伯树胶相分离复合凝聚法作了改进，制备出分散染料微胶囊 东华大学开发了多项分散染料微胶囊制备技术：采用原位聚合法，以密胺树脂预聚体及乙烯类单体作为壁材单体制备分散染料微胶囊 ；以液化MDI作为壁材单体，聚醚2040用作乳化剂，聚乙烯醇(PVA)作为保护胶体，二月桂酸二丁基锡用作催化剂，利用界面聚合法制备分散染料微胶囊 。 。文献[19]以尿素和甲醛为壁材，阿拉伯树胶为分散剂，分散染料酸性红GP(C．I．分散染料266)为芯材，制备了分散染料微胶囊。文献[20]研究了环状糊精对分散染料的包结性能，探讨了染料的分子微胶囊包结技术。熊联明等人利用聚乙烯吡咯烷酮研究分散染料耐晒黄G包覆微胶囊技术 。应该说，近年来通过对微胶囊化染料的深入研究，我国高校和研究机构在微胶囊化染料的研制方面已积累了不少经验。

2 染料微胶囊的应用

   微胶囊在纺织行业中的应用虽然起步较晚，但目前已经取得了较好的应用效果，而且还在不断地开发新的用途。纺织新产品的开发，主要是在传统印花的基础上增加了多种新颖印花工艺，其中有不少工艺使用了染料微胶囊技术，如热敏变色印花、多色多点印花、转移印花和静电印花等。另外，染料微胶囊技术在织物染色、整理等方面也得到了应用。

2．1 微胶囊变色染料的应用

 热敏变色化合物中的微胶囊化染料应用技术比较成熟，它的粒径范围为3～4 m。4个基本色可以组成64种颜色。它们在温度变化大于5℃后改变颜色，这种变化可逆：随季节、地区不同以及早、中、晚及室内外的温度变化而呈现出多变的色彩 。日本Kvoshin纤维公司将热敏变色液晶微胶囊加到纺丝浴中生产出一种可以变色的纤维。经微胶囊变色染料染色的纤维或纺织品制成的服装能随着温度的变化服装颜色也发生改变。采用微胶囊化的亲水变色染料，在水相中改变颜色，或者使用加压变色染料，它能在一定压力下改变颜色。美国路易斯安娜州Carrille城的公共保健医院建议给麻风病人使用加有压敏变色染料微胶囊的手套和短袜就是实例。当病人四肢受到的压力过大时，从手套和短袜上就能显示出来，这种产品有利于帮助麻风病人过上正常生活。
 微胶囊颜料可以作为生物敏感器和化学敏感器。把它粘着在纺织品上可制造出能在危害性化学环境中使用的防护衣。另一个特殊应用是利用微胶囊变色染料制作纺织品和纺织服饰伪装，利用颜色在紫外线下显示某种特性来发出警报。目前设计出来的一种能有效防止污染的茄克衫，正是用含有NO—SO，和O 检测器的特殊锦纶纤维制成的。当污染的气体超过警戒危险值时，织物的颜色就从蓝色变成了橙色。
   英国的特种纺织产品有限公司(STP)提供了一系列有趣的、具有新奇用途的染料微胶囊。如：1)变色龙T。它是一种新型的热致变色染料，通过吸收热量来减少颜色，而温度降低时就会增加颜色。变色龙T的微胶囊可以制成粉末加到塑料和墨水中，也可以做成水溶性分散剂，通过扎染和印花应用到纺织品中。可使用的颜色包括黑色、绿色、橙色、红色、蓝色和紫色。根据不同产品需要的温度范围，热致变色染料可分别在7、15、25、30℃ 时变色。2)微胶囊化的热致变色无机染料。它的变色范围较变色龙T高。热敏染料微胶囊是一种特性化物质，能保证衣物的安全使用，热敏黄50在45～50℃范围从黄色变到橙色；热敏红70在65～70℃ 范围从红色变到黑色；热敏黄150在140～150 范围从黄色变到橙色。

2．2 染料微胶囊的染色与印花

 微胶囊化染料在圆网印花中使用能产生有趣的印花效果。Hayashi开发了可以在聚酯、棉、聚酰胺和毛纤维上形成双面彩色的织物微胶囊印花技术，即多色多点印花。把粒径为10～200肚m，大小不等，形状各异(球形、椭圆形、液滴形、鳞片形、纤维形等)，含有多种染料的微胶囊在黏合剂作用下涂覆在织物上，经汽蒸使染料微胶囊破裂形成形状各异、风格独特的染色微点，布面烘干后在另一面再进行一次相同的多色多点的印花，在热处理下，微胶囊中释放出来的染料形成色点并渗透到织物另一面，得到与主色调各不相同的双面多色印花产品。很明显，在染色或印花时通过加热分裂或熔化微胶囊可以释放出染料，利用多种染料的着色效果生产色彩斑斓的纺织品。北京市纺织科学研究所制备的分散染料微胶囊，仅用于“彩染”。日本林化学工业公司将反应性染料以水为溶剂进行胶囊化，制得MCP—T型微胶囊染料。当胶囊中的染料向纤维转移并固着后，呈现出微细的雪花颗粒状颜色。欧美等国也有相关报道，但主要还是属于“微点印花”．

 采用微胶囊技术将染料和溶剂制成微胶囊，再加工成转移印花纸，由于胶囊的匀速缓释性能，可以通过转移印花时间来控制转移印花的色浓度 此时胶囊就是染料仓库。在转移印花时通过压力、温度或湿度的作用，使胶囊破裂，在溶剂的作用下，使染料转移到织物上并固着在纤维上。该方法不仅发挥了溶剂染色温度低，匀染性好，上染速度快等特点，而且溶剂用量少，成本低，加工方便。东华大学采用原位聚合法结合多层造壁技术，对分散染料进行微胶囊化，将制得的分散染料微胶囊进行多次转移印花 。胶囊化分散染料用于热转移印花，也体现出其特有的优越性— — 可以实现多次转移印花。当然，转移印花次数可根据色泽浓度而定。

   近年来在羊毛染色领域中，人们已经研究出了脂质体 。脂质体是磷脂分散在水中形成的一种定向排列的脂类双层膜结构物质。就此而言，羊毛染色中，以卵磷脂为代表的磷脂已经被广泛地研究和使用。在一定范围内通过改变油脂混合比，脂质体的渗透性和特异性随之改变。脂质体可以用来合成3种微胶囊：1)多层囊；2)小的单层囊(直径小于100 nm)；3)大的单层囊(直径大于100 nm)。众所周知，传统染色温度为98～100 ，而脂质体染色采用85～90℃的低温染浴，所以脂质体染色可以节能。另外，脂质体染色对羊毛织物的损害程度也降低了，从而保证羊毛织物质量良好。从生态学角度来看，脂质体染色的废水中化学氧化物含量也减少了；然而，在某些情况下匀染性差，因此需要改变脂质体结构来克服这些缺点。如Antonio Navarro等人利用微胶囊化螺旋型嗯唪染料对聚酰胺纤维染色 。而大多数微胶囊染料染色的根本目的仅仅是借助于微胶囊的作用满足特殊的染色效果，在发色时微胶囊破裂(不是利用其缓释性能)，实现无序点状着色等，但对水的污染丝毫没有减轻。

 采取常规方法对织物进行染色，由于染料颗粒的凝聚，在染色织物上形成色斑，它在很大程度上影响了产品的价值，所以常规染色必须添加匀染剂和分散剂来保证匀染质量 。将分散染料制成强度较高的耐热性微胶囊，利用其优良的缓释性对涤纶织物进行与常规工艺相近的高温高压平幅染色、高温高压绳状染色、热熔染色等 。染色时无需使用分散剂、匀染剂及助剂，即可达到匀染的目的。染色结束后，废液经简单沉降即成无色，可以回用，也可以直接排放，节约用水和降低治污成本 。对于纺织工业中严重危害生态环境的印染企业来说，染料微胶囊技术极具吸引力。

 另外，应用微胶囊技术还可以解决染色的泳移现象 富士软片公司将染料和牢度改进剂混合在一起制成微胶囊。微胶囊化的染料还具有改进染料表面活性性能和极性，增加颜料粒子的表面光泽和分散性的特性，提高染料的耐光、耐气候牢度。

3 结 语

 微胶囊技术在纺织行业中的应用较晚，但却为纺织品的染色、印花、化学后整理开拓了广阔的发展空间。尤其是微胶囊化染料，通过添人纺丝、后整理工序中或通过染料微胶囊多色多点印花、转移印花和静电印花等应用，可以制造出奇特有趣和色彩斑斓的纺织品。最新研究表明 ∞ ，微胶囊化分散染料的应用属于微胶囊技术在纺织上突破性的环保型染整技术，可以实现无污染染色。分散染料一旦被微胶囊化，采用微胶囊化分散染料对涤纶染色，利用常规染色工艺，无需添加助剂，其染色的废水只需简单沉淀或过滤后即可回用，可直接排放，节省用水，降低染色成本和治污压力，实现无助剂免水洗染色。众所周知，纺织工业中印染生产企业产生大量的染色废水对水质和环境造成严重的危害。从环保角度来看，微胶囊技术极具吸引力。