滌綸等聚酯纖維性能優(yōu)良,發(fā)展快、產(chǎn)量高.但是,滌綸等聚酯纖維結(jié)晶度高,缺少極性基團(tuán),通常需要在高溫、高壓下才能用疏水性強(qiáng)、水溶性小的分散染料染色,并且染色過(guò)程中需要使用多種助劑以保證染色質(zhì)量.大量的染色廢水不但給工廠帶來(lái)了巨大的負(fù)擔(dān),而且染色廢水中的助劑以及水洗時(shí)使用的助劑也給水環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重污染.

    為了解決染色廢水問(wèn)題,小浴比染色、非水溶液染色都被嘗試應(yīng)用過(guò),然而,2種方法對(duì)于減少?gòu)U水排放是有限的,甚至帶來(lái)更為嚴(yán)重的有機(jī)污染.20世紀(jì)末,德國(guó)科學(xué)家將分散染料通過(guò)超臨界CO2染色技術(shù)對(duì)滌綸織物染色,可以徹底解決染色廢水問(wèn)題,得到了各個(gè)國(guó)家的重視和研究.然而,超臨界CO2染色技術(shù)條件要求很高,設(shè)備及費(fèi)用昂貴,大規(guī)模應(yīng)用存在許多問(wèn)題,至今還沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn).

    20世紀(jì)70年代,日本Matsnishikiso公司最先提出將分散染料微膠囊化,隨后,分散染料微膠囊技術(shù)開(kāi)始在紡織行業(yè)得到研究和應(yīng)用.將分散染料微膠囊化,利用微膠囊的緩釋性以及隔離性,可以避免使用高溫高壓染色工藝中添加的分散劑和勻染劑,從而實(shí)現(xiàn)無(wú)助劑染色.同時(shí),分散染料微膠囊染色不使用化學(xué)助劑,染色過(guò)程中不發(fā)生“增溶吸附”,染色后纖維表面僅含有極少量的浮色,因此無(wú)需清洗和皂洗,廢水中的COD 和BOD 負(fù)荷也大大降低,經(jīng)沉淀后,色度、COD、BOD 指標(biāo)可達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn).殘液中只有微量溶解的分散染料,廢水經(jīng)簡(jiǎn)單過(guò)濾后即可用于織物的前處理、染色以及后整理加工,實(shí)現(xiàn)分散染料微膠囊染色的“零排放”.

    1· 分散染料微膠囊化

    分散染料微膠囊化是指利用天然或合成的高分子材料作為壁材,將芯材分散染料包覆其中,形成微米級(jí)核-殼結(jié)構(gòu)的微小容器.分散染料微膠囊染色的核心技術(shù)就是將分散染料微膠囊化,制得符合染色工藝要求的分散染料微膠囊,加熱到一定溫度后,囊壁破裂達(dá)到熱敏釋放的目的.一般來(lái)說(shuō),分散染料微膠囊化后呈球形或不規(guī)則形狀,通常呈不規(guī)則外形.分散染料微膠囊結(jié)構(gòu)分為單核型、多核型及復(fù)合微膠囊,粒徑為1~200 μm.

    2 ·分散染料微膠囊染色

    微膠囊技術(shù)始于20世紀(jì)30年代,然而到了90年代,微膠囊技術(shù)才應(yīng)用在紡織工業(yè)中,主要應(yīng)用于紡織品的各種功能整理中.目前,國(guó)內(nèi)對(duì)分散染料微膠囊技術(shù)的研究取得了巨大的進(jìn)展,給紡織行業(yè)展現(xiàn)了分散染料微膠囊特別的應(yīng)用前景.東華大學(xué)對(duì)分散染料微膠囊技術(shù)的研究結(jié)果表明:分散染料微膠囊可以替代傳統(tǒng)的分散染料對(duì)滌綸織物進(jìn)行高溫高壓染色,而且可以達(dá)到無(wú)助劑免水洗的清潔染色效果,該項(xiàng)技術(shù)屬于國(guó)內(nèi)外首創(chuàng).

    3· 分散染料微膠囊的研究進(jìn)展

    微膠囊因?yàn)槠洫?dú)特的特性,已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于大部分的工業(yè)領(lǐng)域,包括農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化妝品以及空間科學(xué).在日本首次將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于染色、印花以及后整理之后,國(guó)內(nèi)的研究得到了極大的發(fā)展.在色織物生產(chǎn)過(guò)程中,通常需采用多種染料拼染來(lái)達(dá)到特定的染色效果,而分散染料微膠囊化以后,改變了原來(lái)分散染料的染色性能.因此,研究分散染料的微膠囊染色性能以找出適合拼染的染料組合對(duì)色織物生產(chǎn)十分重要.黃利利等選用C.I.分散紅73、C.I.分散黃211、C.I.分散藍(lán)183進(jìn)行微膠囊化,通過(guò)改變芯壁比,探究其染色性能.研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):C.I.分散紅73微膠囊、C.I.分散黃211微膠囊、C.I.分散藍(lán)183微膠囊芯壁比分別為1∶3、1∶2、1∶3時(shí),其上染曲線較好,提升力曲線比較近似,高溫高壓染色20 min后達(dá)到平衡,適合拼染,并且染色效果較好.王曉文等使用原位聚合雙層造壁法,制得分散染料微膠囊,與活性染料雅格素NF同浴上染滌棉混紡織物.試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):滌棉混紡織物的分散染料微膠囊/活性染料一浴法染色工藝比傳統(tǒng)的二浴法以及常規(guī)的分散/活性一浴法染色工藝耗時(shí)要短(僅4 h),無(wú)需使用化學(xué)助劑,染色廢水色度較淺,耗水較少,并可免除還原清洗工序,染色織物色牢度甚至優(yōu)于傳統(tǒng)工藝染色織物.

    分散染料微膠囊不僅適用于高溫高壓染色,同樣也適用于滌綸織物的印花.分散染料微膠囊印花工藝主要有多點(diǎn)多色印花、微膠囊轉(zhuǎn)移印花以及微膠囊靜電印花.微膠囊轉(zhuǎn)移印花是將染料和溶劑制成微膠囊,然后進(jìn)行印花加工成一種轉(zhuǎn)移印花紙.羅燕等以蜜胺樹(shù)脂作為壁材,采用原位聚合法多次造壁技術(shù)制備分散染料微膠囊,粒徑為1~6 μm,且分布范圍較窄.分散染料微膠囊化后,在一定濃度和溫度下,對(duì)純滌綸織物進(jìn)行多次轉(zhuǎn)移印花,轉(zhuǎn)印次數(shù)可達(dá)10次以上,且可保持色澤深度恒定.這類(lèi)多次轉(zhuǎn)移印花節(jié)省了轉(zhuǎn)移印花紙,提高了染料利用率,降低了印花成本,同時(shí)還克服了轉(zhuǎn)移紙帶來(lái)的污染.

    目前,分散染料微膠囊不僅在傳統(tǒng)滌綸纖維的染色中取得了一定的研究成果,而且對(duì)于其他疏水性合成纖維(錦綸、尼龍6以及PTT纖維等)染色也有了不少的研究.紀(jì)俊玲等采用原位聚合法制備芯壁比1∶3的分散染料微膠囊,然后對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色,再將分散染料微膠囊廢水回收再染色.結(jié)果表明染色質(zhì)量與蒸餾水染色幾乎無(wú)差別,說(shuō)明分散染料微膠囊染色廢水可以循環(huán)利用,從而達(dá)到無(wú)助劑、無(wú)污染的染色效果.2008年,東華大學(xué)徐小茗采用原位聚合法,以蜜胺樹(shù)脂預(yù)聚體為壁材制備分散染料微膠囊,對(duì)疏水性纖維尼龍6以及PTT纖維等進(jìn)行染色,研究結(jié)果表明:與傳統(tǒng)弱酸性染料染色相比,分散染料微膠囊對(duì)尼龍6染色,織物得色更深,并且染色殘液的色度大幅度減小;PTT分散染料微膠囊染色殘液的色度值不但比傳統(tǒng)工藝染色要小得多,而且染色過(guò)程中不需添加任何助劑,也無(wú)需還原清洗.

    針對(duì)滌綸織物染色用水量大、能耗高、工藝流程長(zhǎng)等問(wèn)題,華紡股份研究探索出了一套適應(yīng)自身特點(diǎn)的分散染料微膠囊無(wú)助劑免水洗染色工藝.2012年,羅維新等采用分散染料微膠囊無(wú)助劑免水洗染色新工藝,對(duì)現(xiàn)有高溫高壓溢流染色機(jī)實(shí)施改造.改進(jìn)后的微膠囊無(wú)助劑免水洗染色工藝,加工1 t織物可節(jié)水60 t、節(jié)省蒸汽3 t、節(jié)省助劑0.15 t、節(jié)約用電180 kW·h;染色廢水可以全部回用,COD、BOD 均能達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn);染色加工時(shí)間縮短1/3~1/2,達(dá)到了節(jié)能減排、高效環(huán)保、降低成本的目的.

    分散染料微膠囊對(duì)滌綸織物染色技術(shù)與傳統(tǒng)染色技術(shù)相比已經(jīng)顯現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)了無(wú)助劑免水洗染色,不但省去助劑的費(fèi)用、節(jié)約了成本,而且使染色廠解決了耗水量大、水污染嚴(yán)重的問(wèn)題,染色利用高溫高壓染色機(jī)或?qū)ζ涓脑旒纯赏瓿?無(wú)需添置專(zhuān)用設(shè)備.目前,一些研究室已經(jīng)與染色廠對(duì)分散染料微膠囊染色進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn),有望實(shí)現(xiàn)無(wú)助劑免水洗染色,為實(shí)現(xiàn)清潔染整生產(chǎn)開(kāi)辟了一條新的途徑.然而,真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)仍有許多工作要做.當(dāng)前,國(guó)內(nèi)的研究方向主要是針對(duì)分散染料微膠囊對(duì)疏水性纖維的染色,而活性染料等的無(wú)助劑染色是未來(lái)主要的研究方向.

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