本文作者：刘元军1王雪燕1宋秉政2作者单位：1西安工程大学2东华大学

相变微胶囊的芯材和壁材

1相变微胶囊芯材

现在已发现的相变材料种类在6000种以上[6]，可分为无机盐相变材料和有机相变材料。

1）无机水合盐类

无机水合盐类具有较大的熔融热，是无机相变储能材料的重要一类。主要包括结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类。应用较多的结晶水合盐类主要有碱土金属卤化物、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐和醋酸盐等。无机水合盐相变材料优点颇多，如较高的相变焓、较高的导热率、较小的体积变化率以及较低的价格等。无机水合盐类相变材料的缺点是会出现相分离和过冷图1微胶囊的各种形态现象，这种现象虽有办法解决但都不是很彻底，是其在应用过程中一个致命的弱点。

2）有机类

目前，有机类固-液相变储能材料主要有脂肪烃类、脂肪酸类及脂类、盐类、醇类以及其他有机类。有机类相变材料的优点是无腐蚀性，融化和凝结能重复实现，化学性能稳定。其缺点是相变焓相对较低，热传导率也较低，熔点低，溶解热较小且易挥发，密度小，易燃，所以通常用于低温场合。作为有机高分子的石蜡，它的化学组成为多种烷烃的混合物。其中直链烷烃正构型烷烃占多数，约60%，也有少数是异构烷烃和环烷烃。石蜡类的熔点不是一个温度点，而是一个温度范围，因此，石蜡的熔解温度可以和系统的工作温度很好的配合。另外，最近的研究表明：石蜡具有较高的相变热，再经过一系列的升降温试验后，石蜡也能表现出良好的稳定性，不过，石蜡的热导率较低、易燃[7]，而且易发生黄变现象，但考虑到其优异的综合性能，石蜡还是一种不错的芯材选择对象。

2相变材料壁材

微胶囊选用的壁材必须符合国家卫生标准，不与被包裹的物质起反应。如果芯材是亲油性的，宜选用亲水聚合物作壁材；如果芯材为亲水性的物质，则选取非水溶性的合成高分子材料作为壁材。同时，包覆材料本身的性能也是要考虑的因素，如渗透性、稳定性、溶解性、粘度、电性能、吸湿性及成膜性[8]。目前，报道较多的壁材是天然材料、半合成材料和高分子材料。其中高分子材料如三聚氰胺甲醛及脲醛树脂，其稳定性和成膜性好，但生物兼容性比较差，另外易造成环境污染，如果要广泛应用，需要首先解决此类问题。而壳聚糖、海藻酸盐等天然多糖资源丰富、制备简单、价格便宜且生物兼容性好，环保无污染，极具研发潜力。依据囊壁形成的机制和成囊条件，微胶囊化方法大致可以分为3类，即化学法、物理法以及物理化学法。

微胶囊技术的发展和在纺织品中的应用现状

1微胶囊技术的发展[10]

在无碳复写纸应用中，无色染料经过化学方法进行微胶囊化处理，使其成为小于20μm的细胞，然后将其涂在纸下边，并在其外层涂无色试剂，当微胶囊颗粒受到钢笔或铅笔的压力而破裂时，与试剂发生反应产生颜色，这种复写纸在1981年的产量为500000t，并有继续增长的势头。美国一科学家对微胶囊技术也作过早期研究，开发了一种机械方法，将液态或固态物质包在一种在室温下为固态的壁材中，研制出微胶囊化桔油。美国一大学药学博士发明了药片的包衣和制粒工艺——气流悬浮技术，即将壁材喷在悬浮的微粒表面。后来，这一技术演变成现在大量使用的流化床制粒系统，广泛应用于食品的微胶囊加工。到20世纪80年代中期，微胶囊技术已经在医药、农业和化工等方面得到了广泛的应用。目前，越来越多的科学工作者运用微胶囊技术来改善物质传递体系的运行。国外，尤其是日本，每年申报的有关微胶囊技术的专利就达上百件。同国外相比，我国的微胶囊技术还处于起步阶段，微胶囊主要以进口为主，因此，还需要进一步开发微胶囊技术的应用场合及基础理论的研究。随着微胶囊技术的纵深发展，出现了一种静电喷雾法制备微胶囊的技术，这种方法制备的微胶囊的粒径较均匀且为纳米级——纳米微胶囊。由于纳米微胶囊具有独特性质，使它的应用领域更为广泛。

2微胶囊化技术在纺织品中的应用现状

1）缓释智能微胶囊

缓释体系的研究主要应用于药物和香味释放，微胶囊技术的发展为缓释功能的应用提供了很大的发展空间。用微胶囊包覆可释材料，施于被应用的织物材料上，在加热或受辐射条件下，微胶囊体积膨胀，壁壳上有许多微型小孔，囊壁上的微孔扩大，由封闭或半封闭体系变为开放体系，通过包裹膜孔扩散向外释放所包裹的物质；当外界环境变回原来的条件时，微胶囊体系相应的恢复到原来的封闭状态而减慢芯材释放，产生受控制的性能而达到自适应外部环境的效果。现阶段，芳香胶囊已经逐渐应用到服装、床单、手帕、袜子、围巾等多种纺织品上。同时，在微胶囊中加入外用药成分制成智能内衣，也深受皮肤病患者的欢迎[11]。

2）蓄热调温微胶囊

蓄热调温微胶囊是将相变材料包囊在微小球体中，相变物质随着外界环境温度的变化发生相变以吸收热量和释放热量。将蓄热调温微胶囊应用到织物表面，可主动地、智能地控制周围的温度，保持人体正常体温，为人体提供舒适的“衣内微气候”环境，使人体始终处于一种舒适的状态。蓄热调温纤维和纺织品可用于普通服装、运动服装、职业服装、室内装饰、床上用品、鞋袜以及医疗用品[12]。

3）智能变色微胶囊

智能变色微胶囊即将变色材料进行微胶囊包覆，通过树脂均匀涂在基布上或直接共混于纤维的母粒中。当智能变色纺织品受到光、热、水分或辐射等外界刺激后即可做出响应，可逆的改变纺织品的颜色。现阶段，应用最多的主要为温敏变色和光敏变色2种纺织品[13]。

4）功能整理微胶囊纺织品

微胶囊技术也广泛应用于纺织品功能整理加工，可获得常规整理无法得到的效果。包括阻燃、防缩、拒水拒油、抗静电、柔软、抗菌、杀虫及某些特殊的处理。将功能整理剂包覆于微胶囊内，然后将微胶囊混入纺丝液或将纤维囊加到合成纤维内部，共混后进行纺丝即可制得有阻燃、除臭、抗菌、杀虫、抗紫外线、抗氧化的功能性纤维[14]。另外，将一些功能性药物封入纤维内部而制得有杀菌除臭纤维之称的技术，可以说是微胶囊技术的延伸。目前，功能整理胶囊纺织品已经广泛用于家居用品和保健服装。

微胶囊的研究热点

在实际应用中，单一有机或无机相变微胶囊总是存在着不尽如人意的地方，研究人员便想出了各种各样的方法克服这些不足，如将同类或者不同类的相变材料按比例混合、共熔，或者加入某些物质，利用化学方法对相变材料进行改性等。用这些方法得到的相变材料称为复合相变材料，进而制得复合相变微胶囊。复合相变材料能很好地解决单一相变材料所存在的问题，拓宽了相变微胶囊的应用范围，是近年来研究的热点。