超临界流体染色的技术特点以及研究进展

   用超临界流体代替水使纺织品染色是对传统染色加工的一次革命，它从源头上杜绝废水的生成，还兼有不用助剂，织物染色后不需清洗，染料利用率高等种种优点，所以自1991年德国Shollmeyer等人发表了该染色方法的论文，就立即成为纺织化学界的热门话题，各国有关科技工作者竞相加入研究队伍，目前队伍正在扩大。

    虽然可形成超临界流体的化合物很多，但考虑到达到超临界状态的难易，使用时的安全性，化合物的稳定性及是否容易获得等因素，最常用的是二氧化碳。因为二氧化碳的超临界温度和压力较低（分别为31.1℃，7.4Mpa），且不燃，不爆，无毒，无腐蚀性，又容易获得，因此其应用最为广泛。但由于二氧化碳的非极性本质，当用于染色时，对非极性的分散染料有一定的溶解能力，而对极性的离子型染料几乎不溶解，这就是超临界流体染色目前仅局限于涤纶等合纤的原因所在。

    超临界染色具有工艺简单流程短的优点。常规工艺染色工艺的工序长，染色中要加入多种化学助剂、盐和表面活性剂，染色后要经还原清洗及热水、冷水等多道洗涤，然后烘干，才完成染色加工，染色和清洗时不仅耗用大量水、化学品和净洗剂，同时还排出大量高度污染的废水，对环境造成不利影响。此外，烘干时又需要消耗大量热能，是耗水耗能均高的加工方式。

    超临界流体染色只需一道染色工序，所使用的是不加任何添加剂的染料滤饼，染色后织物也不用任何清洗，因为二氧化碳挥发后织物是干燥的，也不需要烘干。所以，该技术不仅加工中不排放污水，染料可回收使用，二氧化碳循环使用效率可高达90％等种种对环境友好的优点，而且其工序十分简单因而能耗减少。据德国西北纺织研究中心的研究人员估计，超临界流体染色过程中耗能仅为常规染色的2／3。此外，由于加工周期短，也特别符合印染厂快速反应的要求。超临界流体染色的优越性是显而易见的。

    超临界CO2流体染色设备由充液加压、染色、染料回收、染液温度、压力、流量控制等系统组成。染色时将被染织物或纱线卷绕在筒管上，并装入染色釜。首先启动加压泵，将液态二氧化碳注入于染色釜、染料釜、循环泵等组成的染色系统，同时将此系统加热到染色所需温度，压力也被控制到所需压力值。此时，染色系统中的二氧化碳成超临界流体状态。然后启动循环泵，使超临界二氧化碳在染色釜和染料釜之间不断往复来回循环。这样，当超临界流体通过染料釜时，固态染料就不断溶解到流体中，而此带有染料的超临界流体通过染色釜时，染料就上染到织物或纱线上。由于超临界流体的不断循环，就可使染料不断溶解并不断上染，直到染色平衡。