目前,紡織品染色主要存在以下問題:染色牢度如耐水洗色牢度、耐摩擦色牢度、日曬色牢度、耐酸堿汗?jié)n色牢度等還不能同時達到較高等級,使人體在服用過程中因摩擦、出汗等導(dǎo)致染料溶落而威脅人們的健康;越來越多的高功能高性能新材料纖維、新型纖維或者多組分纖維等相繼出現(xiàn)并不斷創(chuàng)新,使原有的紡織品染色工藝及染料需要不斷創(chuàng)新和改進;紡織品染色過程中染料、能浪費嚴重,排污量大且生產(chǎn)效率低下,越來越多的傳統(tǒng)染色方法已不符合生態(tài)性要求。近來,紡織工業(yè)“十二五”綱要的提出,給紡織品染整發(fā)展指明了方向,即要重點發(fā)展無水及少水印染、廢水回用、資源綜合應(yīng)用等高新技術(shù),為實現(xiàn)行業(yè)的清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排及可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。在“十一五”及“十二五”指導(dǎo)下,已經(jīng)有不少生態(tài)染色新方法和工藝相繼出現(xiàn)并不斷完善,如冷軋堆染色、氣流染色、退染一浴染色等已取得生產(chǎn)實效,一些新興的染色方法如超臨界CO2染色、微膠囊染色等亦逐漸成熟,越來越多的新型染色詞匯也不斷出現(xiàn)在行業(yè)術(shù)語中。
1、微懸浮體染色技術(shù)(MSD)
微懸浮體染色技術(shù)(MSD)是西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院以邢建偉教授為首的技術(shù)研究小組發(fā)明并命名、屬于我國擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的一項新型染整技術(shù),國外還未見報道。MSD技術(shù)是通過在軋染浴中使用微懸浮體化染色助劑,使染料分子形成細小的微懸浮體顆粒并均勻地分散在染浴中,再通過浸軋使其進入纖維及紗線空隙中,隨著染浴溫度升高,微懸浮體顆粒逐漸解體,釋放出染料進入纖維內(nèi)部進而固著。研究表明,MSD技術(shù)具有如下優(yōu)勢:
①染料由于微懸浮體顆粒的“包埋”而受到保護。染料與堿劑的接觸幾率降低,染料水解減少,染制同等色度織物時使用的染料用量減少;染毛/腈混紡纖維時,也由于染料受到保護而降低了不同纖維問染色時的沾色現(xiàn)象。
②染料以微懸浮顆粒的形式先吸附到纖維上,再進行擴散和固著,能夠保證染料均勻上染纖維。由于其勻染性好,在染蛋白質(zhì)纖維時,可以快速升溫上
③MSD技術(shù)所采用的微懸浮體化染色助劑不對染料分子產(chǎn)生化學(xué)作用,被染織物的色澤和色牢度基本不會受到影響。
④使用MSD技術(shù)染真絲織物,可以完全不用無機鹽促染,降低了鹽對纖維表面的損傷,同時降低了污染。
⑤使用MSD技術(shù)勿需企業(yè)改變目前的軋染設(shè)備及工藝,應(yīng)用簡單、經(jīng)濟適用。
目前,常州月夜燈芯絨有限公司已經(jīng)成功進行了純棉燈芯絨織物的微懸浮體軋染染色,成功建立了一個年產(chǎn)2000萬m純棉燈芯絨織物與普通純棉織物微懸浮體軋染染色示范基地。實踐生產(chǎn)證明.加工每萬米棉織物平均可節(jié)約染料用量26.78kg,加工每噸棉織物平均可減少廢棄染料的排放量為3.6kg左右。微懸浮體染色技術(shù)具有環(huán)保、節(jié)能和染色性能優(yōu)越等特點,但該技術(shù)目前還處于發(fā)展階段,對于所染織物品種的研究還不夠全面,還局限在羊毛、蠶絲或狐貍絨等蛋白質(zhì)纖維和棉纖維,對于其他天然及合成纖維的研究尚少。目前應(yīng)用該技術(shù)的廠家不多,還應(yīng)加強新技術(shù)的宣傳力度,擴大規(guī)模。
2、微膠囊染色技術(shù)
微膠囊用于紡織品染色的技術(shù)核心是先將染料作為芯材制成微膠囊。染色時,直接將染料微膠囊投入染浴,利用纖維、染浴和膠囊中染料的濃度差,使染料不斷釋放、吸附和上染纖維,實現(xiàn)無助劑染色。利用微膠囊隔離和緩釋的作用,不僅染色均勻性能夠得以較好的保證,還可以達到染料的“零”排放和纖維的免水洗等目的,實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
國內(nèi),東華大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院對于分散染料微膠囊染色的研究較為突出,他們對染色的方法、微膠囊的制備以及相應(yīng)的工藝和裝置進行了一套較為全面的研究并申請了專利。率先將分散染料微膠囊染色應(yīng)用于錦綸6、PTT和滌綸織物的染色上,對相應(yīng)的染色溫度、浴比、保溫時間等參數(shù)及廢水的回用進行了探討和研究。最終染色產(chǎn)品干濕摩擦牢度、皂洗牢度和沾色牢度與傳統(tǒng)染色工藝相當,都達到了4~5級,且廢水的COD和BOD值
除了分散染料微膠囊的染色研究,其他染料的研究還尚少。孫曉竹等以天然色素姜黃為芯材,β—CD為壁材進行了微膠囊染色研究,確定了微膠囊化的最佳包合工藝為:溫度50oC,時間2h,芯壁材比1:4,乙醇體積分數(shù)為50%。染色后織物的摩擦及皂洗牢度不經(jīng)過還原清洗就可達到4級以上,優(yōu)于純姜黃素染色。
埃及研究者E1.ZawahryMM等對活性染料微膠囊染色進行了研究。研究主要以70%乙酰丙酮改性后的大豆卵磷脂為壁材,活性染料為芯材,制得了最大粒徑約為16nm的微膠囊。并就羊毛染色進行了探討,確定了最佳染色工藝為:鹽用量10%(owf),溫度95℃,染色時間60min,30min后加入一定量的曲通100助染。最終染色產(chǎn)品的色牢度和摩擦牢度等均比常規(guī)染色高。埃及研究者還將活性染料微膠囊對絲織物進行了染色研究,與常規(guī)方法相比,它們的染色牢度差別不大,但染色后的殘液幾乎無色,染浴可以再利用,為產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)提供了一個經(jīng)濟環(huán)保的染色工藝。
3、“色媒體”無鹽無堿染色技術(shù)
2007年,廣東德美精細化工股份有限公司成功申請了“一種纖維材料改質(zhì)的方法及其染色工藝”的發(fā)明專利,提出了“色媒體”無鹽無堿染色概念及一種新的清潔生產(chǎn)技術(shù)。色媒體無鹽無堿染色原理是纖維陽離子改性研究的發(fā)展與完善,纖維陽離子改性能夠較好的實現(xiàn)染料的無鹽上染,但還不能完全解決需要加堿固色的問題。德美公司研發(fā)并提出的色媒體染色,可以實現(xiàn)在無鹽、無堿、無尿素環(huán)境下與陰離子型染料或涂料進行常規(guī)染色,與傳統(tǒng)染色相比,縮短了工藝流程,提高了染料利
4、超臨界CO2染色技術(shù)
利用超臨界CO2,流體代替水作為染色介質(zhì),可以解決染色用水問題,減少染料浪費和環(huán)境的污染,同時由于超臨界CO2流體的低黏度和高分散性,使得染色速度更快,是一種新型生態(tài)染色技術(shù)。目前,關(guān)于超臨界CO2,染色的研究主要有分散染料染色、活性分散染料染色、改性天然纖維的分散染料染色以及天然染料染色。超臨界CO2,流體作為一種非極性溶劑,對分散染料有很好的溶解作用,其用于分散染料的染色研究最為深入且已取得了較多成功,相關(guān)染色工藝已較為成熟,一般為80~160℃,20~30MPa,上染時間20—60min,各項染色牢度可達到4~5級。這一染色技術(shù)正逐步應(yīng)用于實際生產(chǎn)中?;钚苑稚⑷玖铣R界CO2染色主要是通過將活性
5、仿生發(fā)色
仿生發(fā)色是指模仿某些昆蟲和鳥類如蝴蝶、孔雀羽毛的發(fā)色機理,直接利用光線的折射反射或干涉等原理進行發(fā)色。其“染色”概念已不是傳統(tǒng)的染色概念,仿生發(fā)色幾乎不用染料或色素,而是將染色與纖維結(jié)構(gòu)設(shè)計、合成加工結(jié)合起來,只要材料的折射率和尺寸不發(fā)生改變,所得到的顏色也不會消失,可以真正做到對環(huán)境無污染。
目前關(guān)于仿生發(fā)色的研究尚少。日本基于自然界蝴蝶翅瓣表面薄片的折射率、大小、形狀和厚度不同,通過薄膜干涉生色產(chǎn)生各種顏色的原理,開創(chuàng)性地研制出了結(jié)構(gòu)生色纖維Motphotex絲。國內(nèi),亦有研究者對甲蟲及蝴蝶顏色做了系統(tǒng)的研究,指出甲蟲的三維光子晶體和蝴蝶的一維光子晶體結(jié)構(gòu)是其顏色形成的主要因素。龔龔等通過研究孔雀羽毛的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)其發(fā)色是由于孔雀羽毛小羽支中存在蛋白纖維的二維光子晶體結(jié)構(gòu),提出這些由黑色素棒、“黏合劑”和空氣構(gòu)成的二維光子晶體結(jié)構(gòu),是孔雀尾羽產(chǎn)生靚麗色彩的主要原因,并給研究者們提出了一個新的研究方向。隨著當今納米技術(shù)和生物工程的發(fā)展,仿生發(fā)色將逐漸成為可能,這將給紡織品染色帶來一次新的革命。
6、染色功能整理一體化技術(shù)
染色功能整理一體化技術(shù)是由蘇州大學(xué)鄭敏等研究提出的一種新型染色技術(shù),通過相轉(zhuǎn)移技術(shù)和微晶控制技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)了無機納米粒子對纖維的染色和整理一體化。其工藝流程為:無機納米微晶分散體制備一軋染(軋液率85%~100%)一預(yù)烘(80oC,3min)一焙烘(140℃,2min),工藝流程簡單,對環(huán)境無污染,所得產(chǎn)品染色牢度和勻染性都較好,具有抗菌、防紫外(UPF指數(shù)達到80以上)、阻燃等功能。在用無機微晶水性分散體nano.super(R)對真絲進行染色和功能整理的研究中,該染色整理方法還表現(xiàn)出了快速、高效、節(jié)能等符合生態(tài)染色的優(yōu)點,給紡織品染色提供了一個新的方向。
結(jié)束語:
隨著科技的發(fā)展及人們對紡織染色行業(yè)的關(guān)注,越來越多的新型紡織品染色技術(shù)接踵而至,它們