无水染色技术课件.ppt

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1、无水染色技术Anhydrousdyeingtechnique制作人：史飞龙1.简介无水染色：无水染色学名“超临界流体染色”，把二氧化碳气体加热加压到既非气体也非液体的超临界流体状态，这种状态下的二氧化碳对染料有一定溶解能力。超临界：工程上，将某流体所处的压力（P）和温度（T）均超过临界压力（Pc）和临界温度（Tc）时，称为超临界。既有液体的性能，也有气体的性能。2.传统印染的缺点印染废水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100～200吨，其中80～90%成为废水。纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水

2、之一，废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。3.超临界流体的性能超临界流体具有液体的密度，与液体相似的可溶解性；又具有气体的易于扩散的特点，它的低粘度、高扩散性，有利于溶解在其中的物质扩散和向固体基质的渗透。超临界流体的临界压力和临界温度因其分子结构异，分子极性越强，分子量越大，临界温度越高，临界压力越低。最引人注目、研究最多的就是CO2。4.超临界CO2由图可以看出超临界二氧化碳比液态的扩散系数大数百倍，表明其向固体基质的渗透速率要比液态快的多；其密度又接近液态的时候，所以具有一定的溶解性。CO2的临界温度为31.

3、05℃，临界压力为7.14MPa。而水的临界温度374℃，临界压力22.13MPa。超临CO2的性质及优点①与有机试剂相比，无毒、阻燃，无溶剂残余，廉价易得，使用安全，不会污染环境。②与水相比，CO2呈对称结构，溶解水不能溶解的的非极性或者极性较低的有机物，可以作为有机反应的溶剂，将脂溶性反应和产物溶于其中并保持反应的均相性，也可作为萃取剂，通过调节温度压强控制CO2流体的溶解性，把不同的有机物从混合态逐步分离出来。③具有通过调节超临界CO2中温度、压强单一变量就能适用于多种反应条件的潜力。④作反应剂的同时又是萃取剂，可通过萃取分离剩余的反应物和反

4、应产物。⑤CO2不但为反应提供了惰性环境，而且可以循环利用，节约资源和能源。⑥CO2本身也可作为反应物，直接参与反应集合等反应。5.超临界CO2染色1988年，超流体染色出现了第一项关于纺织品染色的专利。1989年，德国西门防止研究中心第一次将超临界流体染色上染PET。1991年，德国开发成功第一台染色中样机。1995年以后，超流体染色技术层出不穷，其中以分散染料上染聚酯纤维成果最为丰富。5.1基本原理染料的溶解→向纤维移动→向纤维表面吸附→向纤维内部扩散溶于超临界CO2的染料多呈单分子杂乱分散的状态，在这种状态下染色，染浴中的染料比较活泼。CO2

5、分子粘度低，浴染分子间作用力又小，具有极高的扩散系数，可使染料分子快速的扩散到纤维的空隙中，以达到对纤维均匀染色的效果。5.2工艺及设备整个流程主要是CO2钢瓶、高压泵、染缸（或高压釜）组成。染缸中带有搅拌器，根据需要，可在染缸内配有不锈钢染色经轴或染色皿，以实现织物和纤维的染色。染色时，将织物卷绕在染色经轴上，并装在搅拌器周围。将染料放置在染缸的底部，然后将染缸密封。先通入CO2清洗几次后，在一定压力下将体系加热到染色温度，当达到恒定温度时，染缸加压到工作压力，然后在恒定不变的温度和压力条件下搅拌。CO2在染色过程中，不断地流动通过染缸（或者高压

6、釜），然后经减压阀减压变为气体后，通入大气或者循环使用。待染色完毕后，将高压釜转为常压，便可取出干燥的布样。5.3影响因素（以PLA为例）5.3.1温度的影响温度对PLA纤维的染色深度的影响，与纤维的玻璃化温度和CO2超临界状态的形成有关。40℃时，接近CO2的临界温度，低于PLA纤维的玻璃化温度（57℃），纤维大分子链段处于“冻结”，染料分子难以进入纤维内部，所以上色很浅。低于70℃，且处于PLA纤维的玻璃化温度附近，纤维大分子链段小幅振动，形成小的空隙，少量染料上染，因而得色比较浅。且K/S值缓慢增加高于70℃，纤维大分子链段运动加剧，形成大量

7、空隙，且染料溶解度增加，这都促进了纤维的上染，K/S值显著增加。当到110℃时，表面深度达到较高值。当升到120℃时，纤维熔融结块。5.3.2压力的影响在超临界CO2体系中，压力越小对应的流体密度越低，对染料的溶解性也就越低。K/S值越小。随着压力增加，流体密度增加，染料在流体中的溶解度增加，上染率提高，K/S值增大。再提高压力，流体密度进一步增大，溶解度也进一步提高，由于分散染料上染过程使染料在介质和纤维分配的过程，染料在流体中的溶解度过高，则不利于染料在纤维上的分配。两方面作用K/S下降。5.3.3时间的影响在超临界CO2体系中，染料在流体中的

8、溶解度较大，若染色时间短，染料与纤维接触时间短，上染不充分，所以得色比较浅；染色时间延长，接触更充分，染料不断上染并向纤维