全 文 ：第 29 卷　第 9期
2008年 9 月
纺　织　学　报
Journal of Textile Research
Vol.29　No.9
Sep.　2008
文章编号:0253-9721(2008)09-0094-04
基于 β-环糊精包合技术的棉织物熏衣草芳香整理
张艺于1 , 王　璐1 , C.CAMPAGNE2 , R.ABDESSEMED3
(1.东华大学 纺织面料技术教育部重点实验室 , 上海　201620;2.法国鲁贝国立高等纺织学院 化学实验室 ,
法国 鲁贝　59200;3.迪卡侬公司 技术实验室 ,法国 威利乌斯达克　59300)
摘　要　为减少纺织品中功能性香精的挥发性 , 延长留香时间 ,利用 β-环糊精(β-CD)独特的分子结构和包合性质 ,
以薰衣草香精为例 ,采用浸渍法 , 使用索氏萃取以及紫外分光光度计 , 在正交试验设计基础上 , 研究包合时间 、包合
温度 、pH值及乙醇与水质量比等包合条件对 β-环糊精包合效果的影响。得到的最优包合条件:时间为2 h , 温度为
30 ℃, pH 值为 9 ,乙醇与水的质量比为 1∶1。最优条件下 ,在经 5%环糊精处理过的棉织物上 ,环糊精吸收香精比例
可达81.65%, 体现了其良好的包合性能。
关键词　β-环糊精;熏衣草香精;芳香整理;包合能力;棉织物
中图分类号:TS 195.583　　　文献标识码:A　　　
Fragrant finishing of cotton fabric with lavender oil via
β-cyclodextrin technology
ZHANG Yiyu
1 , WANG Lu1 , C.CAMPAGNE2 , R.ABDESSEMED3
(1.Key Laboratory of Textile Science and Technology , Ministry of Education , Donghua University , Shanghai　201620 , China;
2.Laboratory of Chemistry , Ecole Nationale Supérieure des Arts et Industries Textiles , Roubaix　59200 , France;
3.Technical Laboratory , DECATHLON , Villeneuve d′asquit　59300 , France)
Abstract　For reducing the vapor pressure of volatile fragrances oil and increasing fragrance retention in
functional textiles , fragrant finishing of cotton fabric is performed with lavender oil via inclusion technology
using β-cyclodextin which has unique molecular structure and inclusion nature.The inclusion has been realized
by immersion method under orthogonal experimental conditions.The influence of inclusion conditions on the
ability of inclusion of β-cyclodextin has been studied.The lavender oil absorbed by β-cyclodextin is extracted
by Soxhlet and its quantity is determined by the UV VIS spectrometer.The results showed that the optimized
inclusion conditions as follows:inclusion time 2 h , temperature 30 ℃, pH value 9 and quality proportion
between alcohol and water 1∶1.Under optimized conditions , lavender oil included by β-cyclodextrin reaches up
to 81.65% of β-cyclodextrin on the cotton fabric grafted by 5%β-cyclodextrin , this shows that the ability of
inclusion of β-cyclodextrin is satisfactory.
Key words　β-cyclodextrin;lavender oil;fragrant finishing;ability of inclusion;cotton fabric
收稿日期:2007-10-20　　　修回日期:2008-02-27
作者简介:张艺于(1982—),女 ,硕士生。研究方向为纺织品芳香整理。王璐 ,通讯作者 , E-mail:wanglu@dhu.edu.cn。
　　织物除了基本的御寒美观的作用外 ,其功能性
受到越来越多的关注和重视。将化妆品的功用结合
到传统纺织品中形成了一种叫“ cosmetotextile”的新
型纺织品 ,使其除了具有纺织品基本的功能外 ,更增
加了如添香 、除臭 、保湿 、瘦身等一系列医疗保健功
能。芳香医疗整理就是其中不可或缺的一部分[ 1] ,
但具有生理和精神治疗作用的各种香精 ,往往具有
一定的挥发性 ,如直接喷洒在衣物上其使用寿命较
短 ,因此如何将香精和纺织品完美地结合在一起 ,高
效并且持久 ,成为染整技术研究和应用部门的热点
问题[ 2] 。在 20世纪 70年代中期得到迅猛发展的微
胶囊技术[ 3] 具有改善和提高物质表观及其性质的能
力 ,能够储存微细物质 ,延缓和控制释放 ,并具有保
护芯材料免受环境影响 ,降低毒性 ,屏蔽气味等作
DOI :10.13475/j.fzxb.2008.09.025
用 ,成为首选的载体物质 。其中的环糊精技术 ,以环
糊精独特的分子结构和包合性质 ,可以有效地提高
香精的耐热稳定性 ,降低香精的挥发性 ,从而达到缓
释效果 ,在芳香医疗整理中发展前景极为乐观[ 4-5] 。
常见的环糊精有 α、β 、γ3种 ,应用于芳香整理
的主要是 β-环糊精(β-CD)。β-环糊精延长纺织品的
留香时间主要有 2种途径:一是形成香精包合物 ,通
过适当的黏合剂将包合物固着在织物上;二是采用
新的加香技术 ,即对织物进行特殊加工 ,使织物内部
嵌入许多环糊精分子 ,从而赋予织物储香的能力 。
香精挥发或经洗涤之后 ,用户可根据需要再给织物
充香 ,其操作非常方便 ,只需在洗衣后将新的香精直
接喷洒到织物上即可 ,此外还可以根据自己的喜好
来选择香味 ,这也被称之为“巢栖”效应 。
本文主要针对第 2种加香技术 ,研究如何将熏
衣草香精加入到经 β-环糊精处理过的纯棉织物上 ,
发挥环糊精最好的包合能力 ,以达到芳香功能纺织
品的效用 。
1　试验部分
1.1　材料与仪器
熏衣草香精 、乙醇 、氢氧化钠 、柠檬酸;纯棉针织
物 ,未经后整理 ,面密度为160 g m2;含5.01%β-环糊
精(商品名为CAVASOL★RW7HP ,WACKER化学用品
公司)处理过的纯棉针织物[ 6] 。β-环糊精的结构式
见图 1。
图 1　CAVASOL★RW7 HP 结构式
Fig.1　Structure of CAVASOL★RW7 HP
　　　UV-3000可见紫外分光光度仪 ,浸渍机 ,索氏抽
取器 。
1.2　试验方法
1.2.1　正交试验设计
按 L9(34)正交表试验 ,以单位质量织物吸收的
香精质量为指标 ,考察包合时间 、包合温度 、pH 值以
及乙醇与水的质量比 4个因素 ,每个因素设 3个水
平 ,如表 1所示。
1.2.2　试样制备与香精质量测试
将含有5.01%β-环糊精的纯棉织物剪成10 cm×
　　　 表 1　正交试验因素水平表
Tab.1　Factor and the level for orthogonal experiment
水平 A包合温度 ℃
B
包合时间 h
C
pH 值
D
m(乙醇)∶m(水)
1 30 1.0 5 1∶2
2 40 1.5 7 1∶1
3 50 2.0 9 2∶1
7 cm的 9块试样 ,把1 g熏衣草香精加入到不同 pH
值和不同质量比的乙醇与水浸渍浴中 ,搅拌均匀 ,再
将准备好的织物试样分别放入 ,在不同温度和时间
下 ,在浸渍机中实现包合过程。
　　将已包合香精的织物在室温下晾干约24 h ,再
用乙醇溶液通过索氏抽取器提取织物上的香精 ,最
后通过紫外分光光度仪测出溶液的吸光度来计算香
精的质量。
1.2.3　环糊精的包合能力测量
准备 2块15 cm×10 cm 的纯棉针织物 ,一块是
经过 β-环糊精嫁接整理具有相应包合能力的织物 ,
另一块是没有经过任何整理的织物。按照正交试验
所得的最佳工艺 ,将 2块织物进行浸渍 、晾晒 、萃取
处理及紫外光分光仪测量 ,最后计算吸收香精的差
值 ,再根据环糊精和其所吸收香精的质量比来评估
环糊精的包合能力 。
2　结果与讨论
2.1　熏衣草香精的标准曲线
标准曲线的制备:精密称取不同质量的熏衣草
香精到50 mL量瓶中 ,用乙醇溶解到刻度 ,配制一系
列不同质量浓度的标准溶液 ,再以纯乙醇为空白 ,于
最大吸收波长284 nm处测定吸光度 A ,以吸光度 A
对浓度C进行线性回归 ,绘制标准曲线 ,见图 2 。可
以看出 ,熏衣草香精在0.005 mol L之内线性关系良
好 ,其回归方程为 A=133.22C , R2=0.990 8。
图 2　熏衣草香精的紫外光标准曲线
Fig.2　Ultraviolet standard curve for lavender oil
　
2.2　萃取溶液的吸光度与香精比例
按照正交试验方案 ,对不同试验条件下的熏衣
·95·第9期 张艺于 等:基于 β-环糊精包合技术的棉织物熏衣草芳香整理 　
草香精溶液进行萃取并测量。测量萃取后 9次试验
的熏衣草香精乙醇溶液的体积 ,再依次放入一小部
分溶液到分光光度计中进行测量 ,根据在最大吸收
波长284 nm 处测定的吸光度 A 计算出各溶液的浓
度 ,再由溶液体积得到准确的香精质量 ,最后依照各
块织物的质量计算出单位质量织物上的香精比例
P ,结果如表 2所示 。
表 2　单位质量织物上的香精比例 P
Tab.2　Ratio of the fragrance in the unite fabric
试样
编号 吸光度
溶液浓度①
(10-4 mol·L-1)
溶液体
积 L
香精质
量② mg
织物质
量 g
P ③
%
1 0.085 4.891 0.236 23.09 1.120 2.06
2 0.138 9.065 0.232 42.06 1.216 3.46
3 0.138 9.065 0.235 42.61 0.841 5.06
4 0.080 4.497 0.255 22.94 1.027 2.23
5 0.104 6.387 0.253 32.32 1.017 3.18
6 0.154 10.350 0.262 54.10 1.064 5.09
7 0.052 2.292 0.375 17.19 0.921 1.87
8 0.069 3.632 0.326 23.67 1.113 2.13
9 0.073 3.946 0.312 24.62 1.165 2.11
　　注:①溶液浓度 X=(Y-0.022 9) 126.97, Y 为吸光度。 ②香
精质量 M= X×200×V , V为溶液体积。 ③单位质量织物的香精
比例 P=香精质量 织物质量×100%。
2.3　正交试验分析
正交试验结果如表 3所示 ,在 9个试验中 ,第 6
个试验得到了最好的结果 ,但对于不同的水平数 ,
K 1A> K 2A > K 3A , K 3B > K 2B >K 1B , K 3C > K 1C >
K 2C , K 2D>K 3D>K 1D ,由此可以推断最佳试验设计
为A1B3C3D2 。即温度为30 ℃,时间为2 h , pH 值为
9 ,乙醇与水的质量比为1∶1。
表 3　正交试验设计与结果分析
Tab.3　Orthogonal experiment results and analysis
实验号 A B C D 香精比例 %
1 1 1 1 1 2.06
2 1 2 2 2 3.46
3 1 3 3 3 5.06
4 2 1 2 3 2.23
5 2 2 3 1 3.18
6 2 3 1 2 5.09
7 3 1 3 2 1.87
8 3 2 1 3 2.13
9 3 3 2 1 2.11
K 1 3.53 2.05 3.09 2.45
K 2 3.50 2.92 2.60 3.47
K 3 2.04 4.09 3.37 3.14
R 1.49 2.04 0.77 1.02
　　通过极差分析 , R B> RA >R D> RC ,此结果表
明 ,包合时间是主要因素 ,其次是包合温度 ,再是乙
醇与水的质量比 ,最后是 pH值。
浸渍时间越长 ,香精分子进入到 β-环糊精洞穴
中的概率就越大 ,并且渗透到织物纤维内部的质量
也越多 。温度却相反 ,它通常有 2个作用:一个是增
加了 β-环糊精的溶解 ,对本文试验没什么影响;另一
个就是改变了包合物的稳定度 ,因为一般包合物离
解的温度在50 ℃左右 ,温度过高 ,会加快分子运动
的速度 ,使香精分子与 β-环糊精的疏水结合力减弱 ,
导致其重新回到溶液中 ,使包合能力下降。pH 值的
改变意味着溶液中离子数的变化 ,而往往这些离子
会影响香精分子与 β-环糊精的疏水结合 ,以致改变
β-环糊精包合物的稳定性 。从试验结果可以看出 ,
香精比例在 5%以上的 2个试验条件 ,pH 值分别为
5和9 ,由此可见酸性或碱性的溶液都比较有利于包
合物的形成 ,但在此试验中 ,因为薰衣草精油在弱碱
性条件下的溶解性更好一些 ,会有利于包合物的形
成 。水是包合作用不可缺少的一部分 ,香精的疏水
部分进入 β-环糊精空腔取代 β-环糊精高能水有利于
β-环糊精包合物的形成 ,因为极性的水分子在非极
性的空腔里不够稳定 ,易被极性较低的分子取代 ,而
被香精取代释放出的水分子部分地补偿了由于 β-环
糊精分子与客体结合而引起的熵失 ,有利于包合物
的稳定性 ,所以与乙醇的比例大约在 1∶1是最合
适的。
2.4　优化试验
在最优试验条件下 , 即温度为30 ℃, 时间为
2 h ,pH值为 9 ,乙醇与水的质量比为 1∶1 ,对普通织
物和嫁接 β-环糊精织物进行吸收香精的对比研究 ,
其吸收香精的比例结果如表 4所示 。嫁接 β-环糊精
织物的香精吸收量是普通织物的 5倍。
表 4　嫁接 β-环糊精前后织物吸收香精的对比
Tab.4　Ratio of the fragrance absorbed by two different
fabrics before and afterβ-CD treatment
织物 吸光度 溶液浓度 (10-4mol·L-1)
溶液体
积 L
香精质
量 mg
织物质
量 g
香精比
例 P %
F1 0.185 12.77 0.204 52.09 1.03 5.06
F2 0.056 2.602 0.195 10.15 1.05 0.97
　　注:F1 为嫁接 β-环糊精织物;F2 为无 β-环糊精织物。
　　β-环糊精与其吸收香精的质量比如表 5所示。
织物上 β-环糊精的质量比率为 5.01%;β-环糊精与
其吸收香精质量比为 81.65%。
被织物直接吸收的香精在晾干过程中会随着残
留在织物表面的乙醇的挥发而减少 ,但被 β-环糊精
包合的香精在晾干过程中以包合物的形式存在 ,在
没有外界条件(高温或者潮湿)影响下 ,并不会有任
·96· 纺织学报 第 29卷
　　　　　　表 5　环糊精与其吸收香精的质量比
Tab.5　Quantity proportion between theβ-cyclodextrin
and the fragrance absorbed
香精比
例 P %
织物质
量 g
香精质
量 mg
环糊精的
质量比率
%
环糊精
质量①
mg
环糊精与其吸
收香精的质量
比 R ② %
4.09 1.028 7 42.07 5.01 51.53 81.65
　　注:①环糊精质量 =织物质量×环糊精的质量比率;②质量比
R=香精质量 环糊精质量×100%。
何改变 ,所以增加了织物的留香性 ,保持了功能织物
的基本性能 。从试验结果看出 ,剩余在织物上的香
精大部分都存在于环糊精中。由于熏衣草香精的成
分是混合物 ,除了最主要的部分外 ,还有其他分子存
在 ,所以无法从分子的大小和 β-环糊精洞穴的大小
来精确判断每个 β-环糊精能包含香精分子的个数 ,
因此 ,只能从 β-环糊精与它吸收的香精质量来定义
其包合能力。
3　结　语
　　影响 β-环糊精包合香精的主要因素有包合温
度 、包合时间 、pH 值以及乙醇与水的质量比 。而包
合时间是主要因素 ,其次是包合温度 ,再是乙醇与水
的质量比 ,最后是 pH 值。最佳工艺条件:温度为
30 ℃,时间为2 h , pH 值为 9 ,乙醇与水的质量比为
1∶1。优化试验条件下 ,嫁接 β-环糊精织物的香精吸
收量是普通织物的 5倍;在含 5.01%β-环糊精处理
过的织物上 β-环糊精吸收香精比例可达到81.65%,
体现了其良好的包合性能。
在充分利用环糊精的保存性及缓释性等优势的
基础上 ,可继续开发新的环糊精衍生物 ,提高溶解能
力 ,加强与纺织品的结合。 FZXB
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(上接第 93页)
3　结　论
　　1)形状记忆整理织物对于温度有较为敏感的
反应 ,在热水介质和热空气介质中 ,织物的折皱回复
角会随着温度的上升而增大 ,尤其在激发温度60 ℃
附近增幅最大。说明形状记忆织物在热介质和温度
激发下能产生形状记忆效应 ,体现了形状记忆织物
对温度的响应和形状记忆的特征。
2)形状记忆整理织物在热介质中的折皱回复
角显著大于未整理织物。在50 ℃以上 ,形状记忆织
物回复角显著增大 ,与未整理织物回复角的差值逐
渐增大 ,到60 ℃时在热空气中回复角的差值达到约
100°。
3)形状记忆整理织物在热水介质中的折皱回
复速度大于其在热空气介质中的回复速度。主要是
由于导热系数不同 ,热水的导热系数显著大于热空
气的导热系数。同样的温度和时间下 ,达到同样的
回复角度 ,在热水中需要的时间比热空气中短得多 。
4)形状记忆整理织物在热介质(热水和热空
气)中的折皱回复角与温度之间存在函数关系 ,可概
括性地描述形状记忆整理织物的温度与折皱回复角
的变化趋势 。热水介质中温度与折皱回复角函数可
表示为 y=3.446 7x0.557 9 ;热空气介质中温度与折皱
回复角函数可表示为 y=3.282 0x0.591 0 。 FZXB
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·97·第9期 张艺于 等:基于 β-环糊精包合技术的棉织物熏衣草芳香整理