纺织导报-超临界二氧化碳染色的技术进步.pdf
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1、| r 午章述评了国内外S F D 工艺设备,介绍了我国s ) 工艺研究的进展,并肯定了无水、无化学助 入剂、不用烘燥、无污水排放的趼1 ) 是清洁生产快速染色技术,有很好的发展前景。 T h i sa r t i c l es u r v e y st h ed e v e l o p m e n to fS u p e r c r i t i c a lF l u i dD y e i n ge q u i p m e n t sa th o m ea n da b r o a d I t S o b s e r v e dt h a ts u p e r c r i t i c a lf
2、 l u i dd y e i n gi sa ne c o f r i e n d l Yt e c h n o l o g y ,w h i c hh a sab r o a dp r o s p e c ti nf u t u r e 超临界C O :介质染色是一种无水、无化学助剂、不用 烘燥、无污水排放的清洁生产快速染色技术,主要有以下 优点:染料上染约9 8 ,剩余染料以粉状留下,可以继续 使用;C O :损失在2 5 之间,其本身无毒,可以循 环使用;传统涤纶水系染色通常需3 4h ,超临界C O : 介质染色在9 5 、2 8 M P a 下,染色3 0 m i n 便可完成;无
3、 水染色,降低压力后C O :气化,不必进行染后烘干,缩短 了工艺流程,节能;染色时工艺过程不需添加分散剂、匀 染剂、缓冲剂等化学助剂,不仅降低了生产成本,提高了 染料利用率,更有利于无污水排放的环境保护。 超临界C O :介质染色技术在用纯分散染料对合成纤 维织物、筒子纱的染色,理论与实践佐证是可行的。2 0 0 5 年我国印染行业染整加工合成纤维15 0 0 万t ,其中涤纶 就占了12 0 0 万t 。完善生产工艺的优化,进一步创新超 临界C O :染色装备,将给传统的印染行业带来一场新的 技术革命。 1 S F D 技术设备的国内外发展概况 Ik 萼翌篓嚣,喜:鬻娟圳国纺织工程学会 超
4、临界流体染色( S u p e r c r i t i c a lF l u i dD y e i n g ,简称 S F D ) 也称无水染色( W a t e r l e s sd y e i n g ) 于19 9 1 年由德国 西北纺织研究中心的E S c h o l l m e y e r 等研究小组提出,首 先研制了一台0 3L 的实验室装置,到1 9 9 8 年发展成2 0 L 的小型设备( 曾在德国汉诺威国际纺织机械展览会中展 出) ;其后E t 本在2 0 0 2 年公开了4 0 L 和4 0 0 L 的S F D 设备; 美国正在研制Ik L 的S F D 设备。 我国东华
5、大学国家染整工程技术研究中心,对S F D 的 工艺、设备的研究较早,发表了不少论文,也制造出实验 室小样机。广州的美晨高新分离技术有限公司专业承担超 临界C O :萃取技术和分子蒸馏技术的应用技术开发及配 套,设备的设计制造安装调试培训工作。在2 0 0 5 年已成功 地完成30 0 0 L 2 的超临界C O :萃取装置设备,2 0 0 6 年 又开发了1 5 0 L 2 的S F D 设备,已通过专家级中试生产 评估鉴定,也就是说我国S F D 从实验室向生产车间迈出了 一大步。 目前国内对超临界C O :染色工艺的研究很多,包括从 涤纶到聚乳酸纤维的染色,从染色到抗紫外线整理等等。 提
6、高S F D 二r I 艺生产的附加值,对难染色的芳纶或不能常规 染色的聚丙烯纤维上的应用,将会使S F D 更具生命力。 纺织导报C h i n aT e x t i l eL e a d e r 2 0 0 8N o 68 7 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark _ 应用技术渤举品 2 超临界C O :染色工艺的特点 2 超临界流体 超临界流体是大于其临界温度( T o ) 和临界压力( P c ) 条件下的物质状态,即使将其压缩成高密度,也不会液
7、化, 在气体和相当于液体之间的密度,可以显著而连续地变化。 由于能将超临界流体的温度和压力作为操作变量,调节其 密度、分子间距离,所以获得各种物理性能。超临界流体 是低粘法、高扩散法的,所以具有高的渗透法和物质移动 度;超临界流体为高密度,分子热运动激烈,具有高反应 速度;由于超临界流体的解电常数和离子积的变化大,除 能提高反应速度外,还可以选择自由基反应和离子反应过 程,是一种很好的反应溶剂。 在超临界流体中,由于超临界C O :具有临界温度低、 不燃性、无臭等特点,化学惰性和价格低,所以用得最广 泛。在水系染色中,分散染料呈缔合状态,必须通过分散 剂使其分散;分散染料的极性弱,分子量也不大
8、;而在超 临界C O :中呈单分子溶解,染浴中的染料分子活动自由,能 快速到达纤维表面,容易渗透到纤维内部。 2 2 超临界C O 。染色机理 分散染料对涤纶的上染是按自由体积扩散模型进行 的,所以凡是有利于高分子物质无定形区的孔隙加大,玻 璃化温度下降的因素都有利于染色的进行。涤纶等疏水性 纤维在超临界C O :中显著膨化,玻璃化转变温度比干燥状 态低得多。超临界C O :在疏水性涤纶纤维内部的渗透比水 容易得多,渗入纤维内部起到一个“假介质”的作用,类 似于载体的增塑作用。纤维增塑后,无定形区的分子链段 更容易运动。当超临界C O :流体温度上升到玻璃化温度后, 大分子链段发生连续绕动,即
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