分散染料在超临界CO_(2)流体染色聚酯纤维中的扩散行为

为深入研究分散染料的扩散性能在超临界CO_(2)染色过程中影响染色条件及染色质量的理论机制,使用共聚焦拉曼显微镜研究了超临界CO_(2)流体染色在不同工况条件(100~140℃、21~27 MPa、5~90 min)下分散染料(分散红167、分散橙30、分散蓝79)在涤纶中的扩散行为。通过拉曼深度成像图获得了染料在纤维径向分布的数据,计算扩散系数。结果显示:分散染料在染色初期(5 min内)已在纤维内分布均匀,且随染色时间、染色压力的增加,染料在纤维内部均匀上染。对比染色后纤维径向的拉曼光谱数据与纱线上染量数据,验证了拉曼光谱数据的有效性。经计算分散染料中分散橙30的扩散系数最高(9.744×10^(-15) m^(2)/s)。表明拉曼技术用于分析单纤维内染料扩散有着巨大的优势,反应快速,制样简单,同时可在无损纤维的前提下对涤纶内部的染料分布进行测量。

基于超临界CO_(2)介质的织物染色及研究进展

针对传统印染加工方式中耗水量高,排污量大等问题,总结了超临界CO_(2)无水染色的优势,梳理并阐述超临界CO_(2)做介质的染色原理、染料种类、纤维染色工艺及产业化应用的最新研究进展,并展望了超临界CO_(2)染色技术的发展前景。

活性分散黄染料对涤纶/棉混纺织物的超临界CO_(2)同浴染色

为解决涤纶/棉混纺织物水浴染色能耗大、水污染严重的技术难题,并拓宽超临界CO_(2)染色技术的应用范围,研究了活性分散黄染料对涤纶/棉混纺织物在超临界CO_(2)流体中的染色性能。分析了染色温度、压力、时间、助剂用量和CO_(2)流速对涤纶/棉混纺织物染色效果的影响,得到最佳染色工艺条件:染色温度为100℃,压力为20 MPa,染色时间为80 min,CO_(2)流量为20 g/min,二甲基亚砜质量分数为80%。结果表明:与天然染料相比,利用活性分散黄可以显著提升涤纶/棉混纺织物的染色深度和色牢度;同时,二甲基亚砜处理与“乙醇助溶剂+N-甲基吡咯烷酮(NMP)预处理”法相比,K/S值提升了2倍以上,色牢度达到4~5级,获得了较好的染色效果。

超临界CO_(2)染色机理的研究进展(待续)

在查阅大量国内外文献的基础上,评述了超临界CO_(2)染色工艺对纤维结构和性能的影响,总结了近年来超临界CO_(2)染色机理的最新研究进展及研究方法,提出了超临界CO_(2)染色机理研究中存在的问题,以期明确其发展方向。

涤纶针织鞋材超临界CO_(2)无水染色性能

为解决传统染色高污染、高能耗问题,实现鞋材无水清洁化染色,研究了涤纶针织鞋材在超临界CO_(2)体系中的染色性能,分析了染色温度、压力、时间以及CO_(2)流量对针织鞋材染色效果的影响。在实验条件范围内,染色鞋材的K/S值随温度、压力的升高而增大,并最终趋于稳定,获得最佳染色工艺条件为:染色温度120℃,染色压力24 MPa,染色时间60 min, CO_(2)流量400 kg/h。涤纶鞋材的耐摩擦和耐皂洗色牢度均达到4级以上。并进一步探究了染色温度、压力对针织鞋材力学性能的影响。结果显示:鞋材的抗弯刚度、最大抗弯力与断裂强力、顶破强力随温度、压力的上升而增大;断裂伸长率随温度、压力的上升而降低;收缩率随温度、压力的上升而增大;鞋材的表面摩擦因数无明显变化;其中温度对鞋材力学性能的影响大于压力的影响。

超临界CO_(2)流体对芳纶1313专用染料染色性能的影响

为研究超临界CO_(2)流体中温度对专用染料在芳纶1313上的染色性影响和超临界CO_(2)流体预处理对该类纤维在传统水浴中的染色影响,采用专用红SCF-ANBL染料在超临界CO_(2)流体内不同温度条件下对芳纶1313进行染色,同时对超临界CO_(2)流体预处理的该类纤维在传统水浴内进行染色。实验结果表明,专用红SCF-ANBL在超临界CO_(2)流体及传统水浴介质中对芳纶1313染色良好。当超临界CO_(2)流体温度在60~120℃内变化时,专用分散红SCF-ANBL染料具有优良的低温上染性能,但随温度升高其上染性提高缓慢。芳纶1313经超临界CO_(2)流体预处理后,其在传统水浴介质中的染色性能有明显提升。

超临界CO_(2)流体对果胶酶处理棉纤维的影响

为探究超临界CO_(2)流体对果胶酶处理棉纤维去除其表层果胶杂质效果的影响,分别在超临界CO_(2)流体和水介质中用果胶酶处理棉纤维,并进行对比分析。借助扫描电子显微镜、分光测色仪、紫外分光光度计、万能强力仪等分别对处理后棉纤维的表面形貌、染色性能、固色性能和拉伸断裂强力等进行了比较和分析。结果显示:果胶酶能有效促使棉纤维表层杂质脱落,相较于传统水介质,超临界CO_(2)流体介质中,果胶酶对棉纤维表层果胶杂质的去除效果更好,测得超临界CO_(2)流体介质中,果胶酶分解的棉纤维表层果胶反应残液中的还原糖质量浓度达到了1.556 g/L。处理后的棉纤维表层出现了剥落和细纹,染色上染程度更深更均匀,K/S值达到1.051,且耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度评级更高,拉伸断裂强力相比未处理的棉纤维有一定下降。

超临界CO_(2)喷染方法和装置的研究进展

超临界CO_(2)染色技术从根本上解决了水污染严重的问题,在超临界CO_(2)染色方法中,超临界CO_(2)喷染方法因结合了传统喷染和超临界CO_(2)染色方法的优点,具有广阔的应用前景。笔者首先对多种超临界CO_(2)喷染方法进行了阐述,其共同特点为溶解有染料的超临界CO_(2)经过喷嘴喷向被染物,在快速降压膨胀区实现被染物的上染。其次,笔者对基于不同喷染方法的喷染装置进行了介绍,包括:多孔式纺布喷染装置、纱线喷染装置、旋转式对喷染色器、单喷嘴对喷染色装置及收放式对喷染色器。最后,笔者提出今后应从以下几方面深入研究:如何实现喷染设备工业化;大型设备内部流场的上染符合性和均匀性是否能够满足染色上染率和均匀度要求;迷宫密封处的泄漏量是否在可控范围内。

响应面法优化羊毛衫超临界CO_(2)扎染工艺

为了解决羊毛衫传统扎染工艺中耗水耗能大、环境污染严重等问题,采用超临界CO_(2)扎染技术对羊毛衫进行扎染。在单因素实验基础上,以扎染温度、扎染压力、扎染时间和染料用量为因变量,以羊毛衫ΔE值为响应值,进行4因素3水平的Box-Behnken中心组合设计和响应面法优化,确定了最佳工艺条件为:扎染温度104℃,扎染压力22 MPa,扎染时间58 min,染料用量6%(omf)。

超临界二氧化碳流体中SCFX-AYRL染料的溶解性研究

染料在超临界二氧化碳流体(SCF-CO_(2))中的良好溶解性是超临界无水染色技术应用的前提和基础。采用研制的超临界流体溶解度测试装置,研究了活性分散红SCFX-AYRL专用染料在SCF-CO_(2)中的溶解性,并分别从流体处理时间、温度、系统压力和助溶剂应用方面对该专用染料溶解性的影响进行了探讨。研究表明当系统压力为20 MPa、温度为80~130℃时,SCF-CO_(2)中该染料在30~60 min可达到溶解平衡,在一定范围内升高流体温度和系统压力可提高专用染料的溶解性;加入助溶剂可显著改善染料的溶解行为,提高其溶解度及溶解速率,降低温度、压力等系统因素的影响;Chrastil经验模型可实现对SCF-CO_(2)和SCF-CO_(2)/助溶剂体系中该专用染料溶解行为的良好关联和预报。

锦纶织物超临界CO_(2)的染色工艺

为解决锦纶织物传统染色能耗高、环境污染严重以及分散染料超临界CO_(2)染色系统对锦纶染色上染量低等问题,利用乙醇水溶液作为夹带剂,与超临界CO_(2)形成微乳液体系,增加酸性染料在超临界CO_(2)染色系统中的溶解度,对锦纶织物进行染色。研究了温度、夹带剂含量、压力、时间等因素对锦纶织物染色K/S值以及匀染性的影响。结果表明,在90~110℃、20~24 MPa,以50%乙醇水溶液为夹带剂,质量分数为3%~5%的染色条件下,上染50~70 min,锦纶织物染色效果良好。

超临界二氧化碳流体预处理对木材单板染色性能的影响

以北美糖槭(Acer saccharum Marsh)刨切单板(长100 mm、宽30 mm、厚1 mm)为试材、超临界二氧化碳流体为萃取溶剂,采用3因素4水平的正交试验方案(L16(43)),试验分析萃取压力(20、30、40、50 MPa)、萃取温度(45、55、65、75℃)、萃取时间(30、45、60、75 min)对单板表面润湿性和染色性能的影响。测定试件表面接触角、色度学指数(L^(*)、a^(*)、b^(*))、染色前后的染液吸光度,计算单板表面色差(ΔE^(*))、上染率,分析不同处理条件时单板表面润湿性和染色性能的变化,遴选染色性能最佳的超临界二氧化碳流体预处理工艺参数;应用扫描电子显微镜、压汞仪、傅里叶红外光谱仪,测定分析处理前后单板微观形貌结构、大毛细管系统孔隙结构和化学基团的变化。结果表明:超临界二氧化碳流体处理后,北美糖槭单板表面润湿性与染色性能均有不同程度提高;上染率最优的处理工艺参数为压力50 MPa、温度45℃、时间75 min;表面色差最佳的处理工艺参数为压力40 MPa、温度45℃、时间60 min;与未处理单板相比,处理后单板木射线周围抽提物减少,且木纤维有一定程度降解,呈现大面积短链化结构;处理后单板比表面积和孔隙率增加,且平均孔径大于未处理单板;处理后单板的亲水性基团(羟基和羰基)增加;同未处理单板相比,超临界二氧化碳流体处理后单板表面润湿性提高45.23%、上染率提高75.41%、表面色差增加7.10%。

分散红54超临界CO_(2)染色染料量对上染性能的影响

为解决涤纶染色耗水耗能大、污染严重等问题,利用超临界流体溶胀、传质速率快的特性,对涤纶进行超临界流体无水染色。在压力22MPa,温度120℃,CO_(2)流量50g/min,涤纶织物10g的染色条件下,研究了不同量的分散红54对涤纶织物染色性能的影响。结果表明:染料质量分数为5%时,可以得到涤纶织物较大上染量36~38mg/g;当染料量较大时,染色前期的染料量对上染量基本没有影响;而染料量较小时,染料量对上染量有着十分显著的影响,随着染料量的增加,上染量不断增加。

分散红54分散蓝79的超临界CO_(2)拼色性能

为解决涤纶超临界CO_(2)单一染料染色色彩单调的问题,利用超临界CO_(2)的高溶解、低黏度和高扩散的优良性能,溶解两种分散染料对涤纶进行超临界CO_(2)拼色染色。在压力22 MPa、温度120℃、CO_(2)流量40 g/min的染色条件下,研究了不同比例的分散红54和分散蓝79混合染料中,不同染料量对涤纶色度学参数的影响。结果表明:随着染料量的增加,L*值逐渐变小;染料量超过2%后,L*值不再发生显著变化;在混合染料中,随着分散蓝79比例的增加,L*值先逐渐变小后逐渐增大;在分散蓝79含量为75%时,a值降低到0左右;分散蓝含量为50%时,b值降低到-2左右,在此区间其与分散红54复配体现了商品黑色染料的染色效果。

兔毛针织物低温染色预处理技术

分别采用紫外线辐照、超临界CO_(2)流体及冷冻干燥对兔毛针织物进行预处理,并对处理后的织物进行酸性染料的染色试验。测试了织物K/S值和上染百分率,探讨了不同处理方法对兔毛针织物低温染色性能的影响。结果表明,紫外线辐照、超临界CO_(2)流体及冷冻干燥处理都能在一定程度上改善兔毛纤维的低温染色性能,处理后样品的K/S值和上染百分率均高于未处理样品。XRD测试结果显示,冷冻干燥和超临界CO_(2)处理降低了兔毛纤维的结晶度,有利于染料上染。