WO2015032022A1 - 一种对纺织品进行固色加工的方法及其装置 - Google Patents

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    • D06M23/105—Processes in which the solvent is in a supercritical state

Definitions

  • the invention relates to a unit device and a method for fixing color processing of fiber textiles, in particular to a method for performing phase transfer catalytic solid color processing on fiber textiles, especially natural fiber textiles, using a dispersed reactive dye in a supercritical carbon dioxide fluid.
  • the device and method belong to the technical field of textile dyeing and finishing.
  • the supercritical carbon dioxide fluid dyeing processing technology has remarkable characteristics of clean production such as ecology, environmental protection, energy saving and emission reduction, and is of great significance for changing the status of high pollution and high energy consumption in the traditional textile printing and dyeing industry.
  • hydrophobic synthetic fiber textiles such as polyester adopt disperse dyes, which can obtain good dyeing effect in supercritical carbon dioxide fluid processing. From laboratory sample research to progressive pilot test demonstration application, some commercial samples have been obtained. Or the product is available (see literature report: Supercritical C0 2 dyeing pilot study of polyester fabrics [J].
  • Dyeing, 2013 (10) : 49-53; DyeCoo Textile Systems BV , : Nike, Inc. announces strategic partnership to scale waterless Dyeing technology. Available from: www. dyecoo.
  • the fluid distributor is composed of a plurality of pipes communicating with each other, and the pipe mouth is bent downward, one of the pipes
  • the circulating fluid inlet pipe is in communication with the supercritical carbon dioxide fluid system, and the remaining pipe is a circulating fluid outlet pipe;
  • the fixing cylinder is a cylindrical cavity, and the top is provided with a circulating fluid outlet, which is connected with the supercritical carbon dioxide fluid processing system.
  • the textile to be fixed after the supercritical carbon dioxide fluid dyeing process is wound loosely on the textile winding shaft in a loose state, and a seamless mesh cloth is placed on the outermost layer of the wound textile.
  • the textile winding shaft is placed in the fixing tank, and the lower port is in communication with the upper opening of the fluid guide;
  • the fixing mixed solution is an aqueous solution including an alkali fixing accelerator and a phase transfer catalyst; and the fixing liquid storage tank and the fixing tank pass through the connecting device Sealed communication;
  • the alkaline fixing accelerator according to the present invention is sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium phosphate, or a substance which is hydrolyzed or thermally decomposed to generate hydroxide 0H in a micro water environment;
  • the phase transfer catalyst is perfluoro An octyl quaternary ammonium salt, a quaternary ammonium salt containing a C 12 to C 18 aliphatic chain or an aromatic group.
  • the present invention has made a breakthrough in the processing of the super-critical carbon dioxide fluid for the dyeing and fixing of textiles, especially natural fiber textiles, and the product has a remarkable fixing effect and is practical. Sex.
  • the technical scheme of the invention also has the characteristics of simple equipment and process, convenient operation, and has broad application prospects in the market.
  • Figure 1 1, the circulating fluid inlet pipe; 2, fixing liquid storage tank; 3, fixing mixed solution; 4, fluid distributor; 5, filter; 6, connecting device; 7, fluid shroud; , textile winding shaft; 9, fixed color kettle; 10, textiles to be treated; 1 1, circulating fluid outlet.
  • Embodiment 1 it is a schematic structural diagram of a fixing processing device for textiles provided by the embodiment, which comprises a fixing liquid storage tank, a fixing tank and a supercritical carbon dioxide fluid processing system with a circulation pump.
  • the supercritical carbon dioxide fluid treatment system with a circulation pump is omitted in the figure.
  • the fixing liquid storage tank 2 is a cylindrical cavity with an inverted "mountain" type tubular fluid distributor 4, which is composed of three pipes communicating with each other, the nozzle is bent downward, and the two pipes are circulating fluids.
  • the outlet pipe, the central pipe is a circulating fluid inlet pipe 1, and the opening at the lower end of the fixing liquid storage tank is connected with the supercritical carbon dioxide fluid system, and the fixing liquid storage tank and the fixing tank 9 are connected by the connecting device 6.
  • the fixing kettle is a cylindrical cavity, the lower end is provided with a filter 5 and a horn-shaped fluid guide hood 7 at the connecting device, and the top is provided with a circulating fluid outlet 1 1 , and the fixing cylinder is filled with the textile to be processed.
  • the textile winding shaft 8 has an open end at the lower end of the textile winding shaft, and communicates with the fluid guide cover below the shaft.
  • the upper end of the shaft is closed, and the shaft of the textile winding shaft is provided with a through hole, and the shaft material is a fluorine.
  • Long or non-thermal conductive material, or its inner and outer surface material is Teflon or non-thermal conductive material
  • the fixing liquid storage tank and the fixing color tank realize the supercritical carbon dioxide fluid system through the circulating fluid inlet and the circulating fluid outlet connection.
  • the fixing mixed solution 3 is added to the fixing liquid storage tank, the circulating nozzle of the fluid distributor is placed in the solution, and the textile 10 to be treated is wound loosely in a loose state.
  • Textile Winding Car From the top.
  • the filter is a single or multi-layered sheet material that is filled with 50 2000 mesh micropores.
  • the specific operation method includes the following steps:
  • the textile to be treated is wound flat on the textile winding shaft in a loose state, and a seamless mesh cloth is placed on the outermost layer of the wound textile, and then placed in the fixing kettle, and The open end of the textile winding shaft is brought into proper communication with the fluid shroud.
  • a fixing mixed solution is added to the fixing liquid storage tank, and the fixing mixed solution is a mixed aqueous solution of an appropriate amount of basic fixing accelerator and an appropriate amount of phase transfer catalyst
  • the alkaline fixing accelerator may include Sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium phosphate, or a substance which hydrolyzes or decomposes in a micro-aqueous environment to produce hydroxide (0 ⁇ -).
  • the phase transfer catalyst is perfluorooctyl quaternary ammonium salt (FC-1 24). a quaternary ammonium salt-like substance containing a C 12 -C 18 aliphatic chain or an aromatic group, and a fixing liquid storage tank and a fixing tank are connected and sealed by a connecting device to form a combined device.
  • the combined device is externally connected to the supercritical carbon dioxide fluid treatment system with the circulation pump through the circulating fluid inlet and the circulating fluid outlet, or the combined device is placed in a supercritical carbon dioxide fluid processing vessel with a circulation device, and then predetermined Fixing process and parameters, starting the circulating pump or device in the external system, allowing the circulating fluid to pass through the tubular fluid distributor in the fixing liquid storage tank to achieve full contact with the fixing alkali promoter, phase transfer catalyst, etc. And in the phase transfer catalyst Description
  • the fixing alkali promoter is transferred into the hydrophobic fluid, and further acts with the functional groups on the fiber, thereby improving the reactivity of the functional groups on the fiber, thereby improving the fixing efficiency of the dye on the fiber, and finally effective Achieve phase transfer catalytic fixation processing of textiles.
  • the solid color treatment mixture remaining in the fixing liquid storage tank is recovered or replenished after the components are added.
  • FIG. 2 it is a dry dyed pure cotton woven fabric (102.0 g/m 2 ) of the dispersed reactive red dye (containing a vinyl reactive group in an amount of 0.2% om f) by the method of the present embodiment.
  • the specific process conditions for fixing treatment are: system pressure 12.0 MPa, temperature 140 ° C, and the amount of mixed solution of fixing accelerator (Na 2 C0 3 ) and phase transfer catalyst (FC-134) is added to the fixing liquid storage tank. It is 16.50 g (containing 10% solids; the molar ratio of Na 2 C0 3 to FC-134 is 3:1).
  • the analytical test method for the surface color depth fixing efficiency Fix(%) of the dispersed red dye on the cotton fabric after the solidification processing by the method of the present embodiment see the publication number

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Abstract

本发明公开了一种对纺织品进行固色加工的方法及其装置，特别是一种在超临界二氧化碳流体中采用分散活性染料对天然纤维纺织品实行相转移催化固色加工的技术。它采用在固色釜（9）下端连接固色液储存釜（2），并在固色液储存釜（2）内设置流体分布器（4），当循环流体通过流体分布器（4）时与含有固色碱性促进剂和相转移催化剂的固色混合液（3）充分接触，利用相转移催化原理将固色碱性促进剂转移到纤维上，从而提高了纤维上官能团与染料的反应活性，以实现对纤维上染料的固色加工。由于该方法采用了结构合理的相转移催化固色加工方法及其装置，显著提高了染料在纺织品上的固色效率，且设备及工艺简单，操作方便。

Description

说 明 书
一种对纺织品进行固色加工的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种对纤维纺织品进行固色加工的单元装置及方法， 特别涉 及一种在超临界二氧化碳流体中采用分散活性染料对纤维纺织品、 尤其是对 天然纤维纺织品实行相转移催化固色加工的装置和方法， 属纺织染整技术领 域。
背景技术
超临界二氧化碳流体染色加工技术， 具有显著的生态、 环保和节能减排 等清洁化生产特点， 对改变传统纺织印染行业的高污染、 高能耗等现状具有 重要意义。 目前， 涤纶等疏水性合成纤维纺织品采用分散染料， 可在超临界 二氧化碳流体加工中获得良好的染色效果， 由实验室的小样研究， 逐步发展 到中试放样示范应用， 并已有部分商业化样品或产品面市 （参见文献报道： 涤纶织物的超临界 C02染色中试研究 [J]. 印染， 2013 (10) : 49-53； DyeCoo Textile Systems B. V. , ： Nike, Inc. announces strategic partnership to scale waterless dyeing technology. Available from: www. dyecoo. com/pdf s/press-r e 1 ease- nike. pdf ， 2012)。 然而， 超临界二氧化碳流体中亲水性天然纤维纺织品的染固色， 却相对 要复杂和困难得多。 目前一般认为， 采用结构优化设计的分散活性染料， 是 实现超临界二氧化碳流体中天然纤维纺织品染色的可行且简便的途径之一 (参见文献 艮道： Dyeing of cotton fabric with a reactive disperse dye in supercritical carbon dioxide, The sournal of supercritical fluids 2012， 69: 13-20 ； Solubility of a reactive disperse dye in supercritical carbon dioxide ， Coloration technology, 说 明 书
20 12， 128 : 127- 132 )。 其中的难点之一是如何在超临界二氧化碳流体弱酸性 介质条件下， 有效实现染料与纤维的反应固着； 并在保持较高固色效率的同 时， 可以降低固色处理条件， 缩短工艺时间。
因而， 研发超临界二氧化碳流体中纺织品、 尤其是对天然纤维纺织品进 行高效固色加工的单元装置及方法， 对推行纺织品的无水化染固色加工， 彻 底实现纺织印染企业的清洁生产， 具有非常重要的意义和广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种对纤维纺织品进行固色加工的装置及方法，特 别提供一种在超临界二氧化碳流体中采用分散活性染料对纤维纺织品、 尤其 是对天然纤维纺织品实行相转移催化固色加工的装置和方法。 本发明采用的技术方案是提供一种对纺织品进行固色加工的装置， 它包 括超临界二氧化碳流体系统， 固色液储存釜和固色釜， 固色液储存釜置于固 色釜的下部， 通过连接装置密封连通； 所述的固色液储存釜为圆柱形空腔， 内置流体分布器， 所述的流体分布器由相互连通的若干个管道组成， 管口弯 向下方， 其中的一个管道为循环流体入口管， 与超临界二氧化碳流体系统连 通， 其余管道为循环流体出口管； 所述的固色釜为圆柱形空腔， 顶部开有循 环流体出口， 与超临界二氧化碳流体处理系统连通， 固色釜的底部安装多孔 过滤器， 流体导流罩的下部为喇叭形开口， 罩在多孔过滤器的上面， 流体导 流罩的上部开口与纺织品卷绕轴的下端口连通； 所述的纺织品卷绕轴为圆柱 形空心轴， 上端口封闭， 轴身开有通孔。 本发明所述纺织品卷绕轴的轴身材料或轴身的内外表面材料， 为特氟龙 或非导热性材料。 所述的多孔过滤器为布满 50〜2000 目微孔的单层或多层 的板状。 采用如上所述的装置对纺织品进行固色加工的方法， 包括如下步骤： 说 明 书
A、 经超临界二氧化碳流体染色加工后的待固色处理纺织品呈松式状态 平整地卷绕在纺织品卷绕轴上， 在卷绕纺织品的最外层套上一层无缝网状包 布， 将纺织品卷绕轴置于固色釜中， 下端口与流体导流罩的上部开口连通；
B、 在固色液储存釜中加入固色混合溶液， 所述的固色混合溶液为包括 碱性固色促进剂与相转移催化剂的水溶液； 将固色液储存釜与固色釜通过连 接装置密封连通；
C、 将固色液储存釜中的循环流体出口及流体分布器的循环流体入口管 分别与超临界二氧化碳流体系统连通， 开启超临界二氧化碳流体系统， 循环 流体经固色液储存釜内流体分布器的出口管进入到固色混合溶液中， 循环流 体与固色混合溶液充分接触； 在相转移催化剂的作用下， 固色碱性促进剂转 移进入疏水性流体中， 与纺织品纤维上的官能团发生作用， 实现对纺织品的 相转移催化固色加工处理。
本发明所述的碱性固色促进剂为氢氧化钠、 碳酸钠、 磷酸钠， 或在微水 环境中水解或受热分解产生氢氧根 0H—的物质；所述的相转移催化剂为全氟辛 基季铵盐、 含 C 12〜C 18脂肪链或芳香基的季铵盐。
本发明的原理是： 采用在固色釜下端通过连接装置与专用固色液储存釜 相连， 固色液储存釜内置管状流体分布器， 且分布器中心管与其下端设置的 循环流体入口连通； 同时在固色釜下端设有多孔过滤器和流体导流罩， 上端 设有循环流体出口， 内置纺织品卷绕轴； 该装置系统可通过循环流体入口和 循环流体出口方便实现处理系统的外接； 当处理系统中的超临界二氧化碳流 体循环时， 流体可通过管状流体分布器与固色液储存釜内的固色碱性促进 剂、 相转移催化剂等充分接触， 并在相转移催化剂的作用下， 将固色碱性促 进剂转移进入疏水性流体中， 并进而与纤维上的官能团发生作用， 从而提高 说 明 书 了纤维上官能团与染料的反应活泼性， 以及染料在纤维上的固色效率。
由于上述技术方案的运用， 与现有技术相比， 本发明在对纺织品尤其是 天然纤维纺织品的超临界二氧化碳流体无水染固色加工方面取得了突破， 产 品的固色效果显著，并具有实用性。本发明技术方案还具有设备和工艺简单、 操作方便的特点， 市场应用前景广阔。
附图说明
图 1 是本发明实施例提供的超临界二氧化碳流体中纺织品固色加工的 装置的结构示意图； 图 2 是本发明实施例提供的不同工艺条件对纺织品固色处理结果的比 较曲线图；
图 1 中： 1、 循环流体入口管； 2、 固色液储存釜； 3 、 固色混合溶液； 4、 流体分布器； 5、 过滤器； 6、 连接装置； 7、 流体导流罩； 8、 纺织品卷绕轴； 9、 固色釜； 10、 待处理纺织品； 1 1、 循环流体出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。 实施例 1 参见附图 1， 它是本实施例提供的一种对纺织品进行固色加工装置的结 构示意图， 它包括固色液储存釜、 固色釜和带循环泵的超临界二氧化碳流体 处理系统， 图中省略了带循环泵的超临界二氧化碳流体处理系统。 固色液储存釜 2为圆柱形空腔， 内设有倒置 "山 "型管状流体分布器 4， 它由相互连通的三个管道组成， 管口弯向下方， 其中的两个管道为循环流体 出口管， 位于中心的管道为循环流体入口管 1， 经固色液储存釜下端的开口 与超临界二氧化碳流体系统连通， 固色液储存釜与固色釜 9经连接装置 6连 为一体。 固色釜为圆柱形空腔， 下端在连接装置处设有过滤器 5和喇叭形流 体导流罩 7， 顶部设有循环流体出口 1 1， 固色釜内按装卷有待处理纺织品的 说 明 书
纺织品卷绕轴 8， 纺织品卷绕轴的下端为开口状， 与其下方的流体导流罩连 通， 轴的上端为封闭式， 纺织品卷绕轴的轴身上开有通孔， 轴身材料为特氟 龙或非导热性材质， 或其内外表面材料为特氟龙或非导热性材质， 固色液储 存釜和固色釜通过其上的循环流体入口和循环流体出口实现与超临界二氧 化碳流体系统的连接。 加工时， 将固色混合溶液 3加入到固色液储存釜中， 流体分布器的循环流体出口管 ί]直的管口置于溶液中， 待处理纺织 10 呈松式 状态平整地卷绕在纺织品卷绕车 :由上。 在本实施例中， 过滤器为布满 50 2000 目微孔的单层或多层板状材料。
该装置在工作时， 具体操作方法包括如下步骤:
将待处理纺织呈松式状态平整地卷绕在纺织品卷绕轴上， 并在卷绕纺织 品的最外层套上一层无缝网状包布， 然后将其置于固色釜中， 且使纺织品卷 绕轴的开口端向下与流体导流罩进行良好连通。
根据预定的固色工艺要求， 在固色液储存釜中加入固色混合溶液， 固色 混合溶液为适量碱性固色促进剂与适量相转移催化剂的混合水溶液， 碱性固 色促进剂可包括氢氧化钠、 碳酸钠、 磷酸钠类， 或其在微水环境中水解或受 热分解可产生氢氧根（0Η—)的物质，相转移催化剂为全氟辛基季铵盐（FC- 1 34) 类或含 C12〜C18脂肪链或芳香基的季铵盐类物质，将固色液储存釜与固色釜通 过连接装置进行连接密封， 形成组合装置。
将组合装置经循环流体入口和循环流体出口与带循环泵的超临界二氧 化碳流体处理系统外接连通， 或将该组合装置置于一个带循环装置的超临界 二氧化碳流体处理釜体中， 再按预定的固色工艺流程及参数， 启动外接系统 中的循环泵或装置， 使循环流体通过固色液储存釜内管状流体分布器， 实现 其与固色碱性促进剂、 相转移催化剂等的充分接触， 并在相转移催化剂的作 说 明 书
用下， 固色碱性促进剂被转移进入疏水性流体中， 并进而与纤维上的官能团 发生作用， 提高了纤维上官能团的反应活泼性， 从而改善了纤维上染料的固 色效率， 最终有效实现对纺织品的相转移催化固色加工处理。
保温保压固色完成后， 流体停止循环， 并对固色系统泄压， 利用外接分 离回收系统对固色循环系统中的固色促进剂、 相转移催化剂及流体进行分离 和回收。 泄压结束后开启连接装置， 并取出经固色处理后的纺织品。
对固色液储存釜内残留的固色处理混合液进行回收， 或经补加组分后进 行续用。
参见附图 2 ， 它是采用本实施例所述方法对分散活性红染料 （含一个 乙烯基活性基团， 用量为 0.2% o.m. f) 干态染色纯棉机织物 （ 102.0g/m2)， 经不同固色处理时间所得试验结果。 固色处理的具体工艺条件为： 系统压力 12.0MPa、 温度 140°C， 在固色液储存釜中加入固色促进剂 （Na2C03) 与相转 移催化剂 （FC-134) 的混合溶液量为 16.50g (含固量 10%; Na2C03与 FC-134 的摩尔比为 3:1)。其中经本实施例方法固色加工后棉织物上分散活性红染料 的表面色深值 固色效率 Fix(%)的分析测试方法， 参见公开号为
Figure imgf000008_0001
CN 102392367A的中国发明专利 "在低压二氧化碳介质中活性分散染料的固 色方法"。
由图 2中结果可看出， 采用本发明装置及配套实施方法， 利用相转移催 化剂作用， 可有效提高超临界二氧化碳流体中分散活性红染料在干态纯棉机 织物的固色表面色深值^ ίίΗΜ和固色效率。 且在本实验条件下， 相转移催 化固色效果随处理时间适当延长而提高，在固色时间达到 60min〜 lOOmin时， 染料在纤维上的固色表面色深值! ^!L^和固色效率可达到最高， 分别为 0.308和 96.4%， 显示出较显著的催化固色效果。 说 明 书 本发明提供的装置及其方法在对纺织品、尤其是天然纤维纺织品的超临 界二氧化碳流体无水染固色加工中具有较好的实用性， 并具有提高分散活性 染料在纺织品上的固色效率、 缩短固色时间等优点， 且其设备和工艺简单， 操作方便， 因而， 应用前景非常广阔。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种对纺织品进行固色加工的装置， 其特征在于： 它包括超临界二氧化碳流体系统， 固 色液储存釜 （2) 和固色釜 （9)， 固色液储存釜 （2 ) 置于固色釜 （9) 的下部， 通过连接装 置 （6) 密封连通； 所述的固色液储存釜 （2) 为圆柱形空腔， 内置流体分布器 （4)， 所述的 流体分布器 （4 ) 由相互连通的若干个管道组成， 管口弯向下方， 其中的一个管道为循环流 体入口管 (1)， 与超临界二氧化碳流体系统连通， 其余管道为循环流体出口管； 所述的固色 釜 （9 ) 为圆柱形空腔， 顶部开有循环流体出口 （11 )， 与超临界二氧化碳流体处理系统连 通， 固色釜 （9) 的底部安装多孔过滤器 （5 )， 流体导流罩 （7 ) 的下部为喇叭形开口， 罩在 多孔过滤器 （5 ) 的上面， 流体导流罩 （7 ) 的上部开口与纺织品卷绕轴 （8 ) 的下端口连 通； 所述的纺织品卷绕轴 （8 ) 为圆柱形空心轴， 上端口封闭， 轴身开有通孔。
2. 根据权利要求 1 所述的一种对纺织品进行固色加工的装置， 其特征在于： 所述纺织品卷 绕轴 （8 ) 的轴身材料或轴身的内外表面材料， 为特氟龙或非导热性材料。
3. 根据权利要求 1 所述的一种对纺织品进行固色加工的装置， 其特征在于： 所述的多孔过 滤器 （5 ) 为布满 50〜2000目微孔的单层或多层的板状。
4. 一种利用权利要求 1 所述的装置对纺织品进行固色加工的方法， 其特征在于包括如下步 骤：
A、 经超临界二氧化碳流体染色加工后的待固色处理纺织品呈松式状态平整地卷绕在纺织品 卷绕轴上， 在卷绕纺织品的最外层套上一层无缝网状包布， 将纺织品卷绕轴置于固色釜中， 下端口与流体导流罩的上部开口连通；
B、 在固色液储存釜中加入固色混合溶液， 所述的固色混合溶液为包括碱性固色促进剂与相 转移催化剂的水溶液； 将固色液储存釜与固色釜通过连接装置密封连通；
C、 将固色液储存釜中的循环流体出口及流体分布器的循环流体入口管分别与超临界二氧化 碳流体系统连通， 开启超临界二氧化碳流体系统， 循环流体经固色液储存釜内流体分布器的 出口管进入到固色混合溶液中， 循环流体与固色混合溶液充分接触； 在相转移催化剂的作用 下， 固色碱性促进剂转移进入疏水性流体中， 与纺织品纤维上的官能团发生作用， 实现对纺 织品的相转移催化固色加工处理。
5. 根据权利要求 4 所述的一种对纺织品进行固色加工的方法， 其特征在于： 所述的碱性固 色促进剂为氢氧化钠、 碳酸钠、 磷酸钠， 或在微水环境中水解或受热分解产生氢氧根 OH—的 物质。
6. 根据权利要求 4 所述的一种对纺织品进行固色加工的方法， 其特征在于： 所述的相转移 催化剂为全氟辛基季铵盐、 含 C12〜C18脂肪链或芳香基的季铵盐。
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