CN105484071A - 一种反胶束体系及其在酸性染料染色中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反胶束体系及其在酸性染料染色中的应用，其特征在于，包括按重量百分比的下列组成：超临界二氧化碳90%～98%；表面活性剂1%～5%；酸性染料0～0.5%；水余量。本发明将超临界二氧化碳染色和反胶束染色有机结合，将超临界二氧化碳作为反胶束染色中的非极性有机溶剂，因其无毒、无味、不易燃，是一种环境友好的绿色化学溶剂；另外，体系中只有反胶束包覆的溶解染料的极少量水，可以极大的减少水的用量，同时在超临界条件以下，二氧化碳将会以气体形式回收，可轻而易举的将非极性溶剂和表面活性剂、水分离，实现它们的回收和循环利用。

Description

一种反胶束体系及其在酸性染料染色中的应用
技术领域：
本发明涉及酸性染料染色，尤其涉及一种反胶束体系及其在酸性染料染色中的应用。
背景技术：
纺织行业是我国耗水和污水排放较大的部门之一，据不完全统计，每年排放废水已超过10亿吨，居我国工业废水排放量的前列。其中印染废水排放量占纺织行业废水的80％左右，且存在色度高，成分复杂等问题，并具有较强的生物毒性，严重污染生态环境。为此人们采用了物理、化学和生物技术的方法对印染废水进行处理并取得了一些进展，但是由于废水量巨大，不仅耗费了大量的人力和能源，而且完全处理也是难以实现。因此从无废工艺学和清洁生产的观点来看，实现纺织印染工业的可持续发展，必须减少或消除造成水污染的根源，而不是仅着眼于消除污染引起的后果。
随着人们对环保的日益重视，少用水或无水染色技术越来越受到印染工作者的关注。最早有溶剂染色法，但其只限于分散染料的纯溶剂染色，对合成纤维的染色效果较好，且存在溶剂污染的问题。上世纪八十年代出现了超临界二氧化碳染色，到目前为止，已有一些中试设备出现，部分染色效果也能令人满意，但它也仅限于合成纤维特别是涤纶的染色，难以应用于天然纤维(如棉、毛和丝等)的染色加工，主要是因为超临界二氧化碳对于亲水性化合物的溶解性很差，即使利用分散染料改性技术应用于天然纤维染色，但是染色纤维的机械性能如强力也会受到严重损伤。反胶束染色是近年来新出现的一种纺织品染色方法，具有节水节能的优点，但是目前可应用的反胶束体系相当有限，并且存在一些难以克服的缺点，例如，体系中非极性溶剂存在污染环境，危害人体健康，且难以回收重复利用问题，这些均限制了该技术的推广和应用。
发明内容：
本发明的第一方面目的是提供一种反胶束体系，该反胶束体系不含有毒、刺激性气味、以及难降解的有机溶剂，且在超临界状态下稳定性好、增溶水量高，满足酸性染料染色要求。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种反胶束体系，包括按重量百分比的下列组成：
所述的超临界二氧化碳是指二氧化碳在超临界二氧化碳染色装备中，温度和压力均在二氧化碳临界点(Tc＝304.1K，Pc＝7.38MPa)以上所形成的超临界流体。
所述的表面活性剂是由聚乙二醇-2,6,8-三甲基-4-壬基醚、双-2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠(AOT)其中的一种与正戊醇、正辛醇其中的一种按照质量比1:1复配而成，此表面活性剂在超临界二氧化碳中具有较高的界面活性，同时可避免PFOA、PFOS及其衍生物等含氟表面活性剂的使用造成的对人体健康的危害。
本发明的第二方面目的是提供上述反胶束体系在酸性染料染色中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将按照配方用量的表面活性剂和酸性染料水溶液加入到超临界二氧化碳染色设备溶解槽中；
(2)按织物与超临界二氧化碳质量比1：20将待染色织物装入超临界二氧化碳染色设备染色槽中；
(3)染色温度60-95℃，染色压力10-35MPa，染色时间15-60min；
(4)降低染色温度，卸除压力，取出染色织物，回收超临界染色设备中表面活性剂；
(5)高效净洗剂2g/L，浴比1:50，90℃皂洗20min后水洗晾干。
本发明的工作原理如下：
本发明将超临界二氧化碳染色和反胶束染色有机结合，将超临界二氧化碳作为反胶束染色中的非极性有机溶剂，因其无毒、无味、不易燃，是一种环境友好的绿色化学溶剂；另外，体系中只有反胶束包覆的溶解染料的极少量水，可以极大的减少水的用量，同时可以弥补超临界二氧化碳不能溶解极性物质的不足；第三方面，在超临界条件以下，二氧化碳将会以气体形式回收，可轻而易举的将非极性溶剂和表面活性剂、水分离，实现它们的回收和循环利用。
本发明的有益效果：
1、本发明的反胶束体系中非极性溶剂为超临界二氧化碳，无毒、无味、不易燃，是一种环境友好的绿色化学溶剂。
2、本发明的超临界二氧化碳反胶束染色在降低温度和压力下可轻而易举的将二氧化碳和表面活性剂、水等分离，实现重复利用，节水节能效果显著，且可降低染色成本。
3、本发明的超临界二氧化碳反胶束弥补了超临界二氧化碳染色不能溶解亲水性物质的不足，拓展了其应用范围。
4、通过合理配置反胶束体系的配方，以及优化染色工艺，本发明的超临界二氧化碳反胶束酸性染料染色，与常规水浴浸渍工艺相比：在K/S值、耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度指标方面均能达到与常规水浴浸渍染色的水平，从而在工业上实现了将超临界二氧化碳染色和反胶束染色结合应用于酸性染料染色，对于解决印染废水污染、以及节水节能等方面具有显著的效果。
具体实施方式：
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1：
(1)按照表1配方用量的表面活性剂和酸性染料水溶液加入到超临界二氧化碳染色设备溶解槽中；
(2)按质量比1:20(羊毛：超临界二氧化碳)将羊毛织物装入超临界二氧化碳染色设备染色槽中；
(3)染色温度80℃，染色压力25MPa，染色时间20min；
(4)降低染色温度，卸除压力，取出染色织物，回收超临界染色设备中表面活性剂；
(5)高效净洗剂2g/L，浴比1:50，90℃皂洗20min后水洗晾干。
对比例1：
配置TelonOrangeM-GSN为0.1％(o.w.f)的工作液，醋酸调节pH值为5左右，按照浴比1:20加入羊毛织物，升温至98℃，保温30min后降温，90℃皂洗20min(高效净洗剂2g/L，浴比1:50)后水洗晾干。
实施例2：
(1)按照表1配方用量的表面活性剂和酸性染料水溶液加入到超临界二氧化碳染色设备溶解槽中；
(2)按质量比质量比1:20(桑蚕丝：超临界二氧化碳)将桑蚕丝织物装入超临界二氧化碳染色设备染色槽中；
(3)染色温度80℃，染色压力20MPa，染色时间40min；
(4)降低染色温度，卸除压力，取出染色织物，回收超临界染色设备中表面活性剂。
(5)高效净洗剂2g/L，浴比1:50，90℃皂洗20min后水洗晾干。
对比例2：
配置TelonTurquoiseM-5G为1.0％(o.w.f)的工作液，醋酸调节pH值为5左右，按照浴比1:20加入桑蚕丝织物，升温至98℃，保温50min后降温，90℃皂洗20min(高效净洗剂2g/L，浴比1:50)后水洗晾干。
实施例3：
(1)按照表1配方用量的表面活性剂和酸性染料水溶液加入到超临界二氧化碳染色设备溶解槽中；
(2)按质量比质量比1:20(锦纶：超临界二氧化碳)将锦纶织物装入超临界二氧化碳染色设备染色槽中；
(3)染色温度95℃，染色压力25MPa，染色时间30min；
(4)降低染色温度，卸除压力，取出染色织物，回收超临界染色设备中表面活性剂。
(5)高效净洗剂2g/L，浴比1:50，90℃皂洗20min后水洗晾干。
对比例3：
配置TelonTurquoiseM-5G0.72％(o.w.f)、TelonGreenM-6GW0.058％(o.w.f)的工作液，醋酸调节pH值为5左右，按照浴比1:20加入锦纶织物，升温至98℃，保温40min后降温，90℃皂洗20min(高效净洗剂2g/L，浴比1:50)后水洗晾干。
表1、反胶束体系组成
效果检测：
将上述实施例处理的织物分析进行测试分析，统计结果列于表2，其中：
K/S值：采用Datacolor400型测色配色仪进行测试。
色牢度：耐摩擦色牢度按照GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试，耐皂洗色牢度按照GBT3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》中方法C(3)测试。
表2、本发明与常规水浴浸渍工艺的处理结果对照
由表2可以看出，采用本发明的超临界二氧化碳反胶束酸性染料染色，与常规水浴浸渍工艺相比：在K/S值、耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度指标方面均能达到与常规水浴浸渍染色的水平，从而在工业上实现了将超临界二氧化碳染色和反胶束染色结合应用于酸性染料染色，对于解决印染废水污染、以及节水节能等方面具有显著的效果。

Claims (4)

1.一种反胶束体系，其特征在于，包括按重量百分比的下列组成：
超临界二氧化碳90%～98%
表面活性剂1%～5%
酸性染料0～0.5%
水余量。
2.根据权利要求1所述的一种反胶束体系，其特征在于：所述的超临界二氧化碳是由二氧化碳在超临界二氧化碳染色装备中，温度和压力均在二氧化碳临界点以上所形成的超临界流体。
3.根据权利要求1所述的一种反胶束体系，其特征在于：所述的表面活性剂是由聚乙二醇-2,6,8-三甲基-4-壬基醚、双-2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠（AOT）其中的一种与正戊醇、正辛醇其中的一种按照质量比1:1复配而成。
4.一种权利要求1所述反胶束体系在酸性染料染色中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将按照配方用量的表面活性剂和酸性染料水溶液加入到超临界二氧化碳染色设备溶解槽中；
（2）按织物与超临界二氧化碳质量比1：20将待染色织物装入超临界二氧化碳染色设备染色槽中；
（3）染色温度60-95℃，染色压力10-35MPa，染色时间15-60min；
（4）降低染色温度，卸除压力，取出染色织物，回收超临界染色设备中表面活性剂；
（5）高效净洗剂2g/L，浴比1:50，90℃皂洗20min后水洗晾干。
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