[发明专利]一种染色釜、芳纶纤维超临界二氧化碳无水染色装置及染色方法

说明书

本发明公开了一种染色釜、芳纶纤维超临界二氧化碳无水染色装置及染色方法，其中，染色釜内的染色单元包括顶部封盖、二氧化碳流体出口管、雾化喷头Ⅰ、雾化通道、多孔中心管、底部封盖、雾化喷头Ⅱ和二氧化碳流体入口管。共混器包括二氧化碳流体入口、载体/共溶剂入口、旋转叶轮Ⅰ、共混网格Ⅰ、共混网格Ⅱ、蜂巢混合器、旋转叶轮Ⅱ和二氧化碳流体出口管。发明的一种芳纶纤维超临界二氧化碳无水染色装置，可实现载体/共溶剂与染料助剂的均匀混合，从而增加染料助剂的溶解度，改善芳纶纤维的染色性能，最终实现其无水清洁化染色加工。

技术领域

本发明涉及一种纺织染整行业中利用超临界二氧化碳流体进行芳纶纤维无水染色的装置与方法。

背景技术

芳纶的全称是芳香族聚酰胺纤维。1974年，美国贸易联合会(Federal TradeCommission)将它们命名为“Aramid fibers”，其定义是:至少有85％的酰胺链(-CONH-)直接与两苯环相连接。芳纶作为军民两用的高性能纤维新材料，有着优良的物理化学特性，特别是具有优异的耐高温性、阻燃性、电绝缘性、耐化学性、耐辐射性和热湿舒适性能，是航空航天、电子通讯、环保、化工和海洋开发等领域的重要基础材料。

1956年美国Dupont公司开始展开芳纶纤维研究，1960年芳纶1313小试成功，称之为HT-1，1963年投入中试，1967年正式开始工业化生产，商品名为Nomex，生产规模为450吨/年，1993年增加到25000万吨/年。同时，也完成了芳纶1414纤维的生产，商品名为“Kevlar”。日本TeiJin公司经过十多年的研制于1970也成功开发了结构基本相同的芳纶1313纤维，商品名为Conex，拥有28450吨/年的产能。我国于1972年开始了芳纶的研制，中科院、清华大学等科研院所先后开展了芳纶纤维生产研究。其中，2000年，烟台泰和新材料股份有限公司从哈萨克斯坦引进相关技术、软件开始探索芳纶1313纤维生产；2003年3月建设了500吨/年具有自主知识产权的芳纶1313中试生产线；并于2004年5月正式投产，商品名为“纽士达”，截至目前生产能力已达7000吨/年，现已成为我国芳纶纤维生产的龙头企业，并在世界间位芳纶供应商中位列第二位。

近年来，芳纶1313的生产工艺已愈发趋于成熟，产量持续增长，其应用范围也不断扩大，如高温过滤材料、电器绝缘材料、蜂巢结构材料和防火材料等。同时，芳纶1313产品也被逐渐用于服用领域，如航天服、消防服、赛车服、油田工作服等高性能纺织品，使得其染色需求逐渐增加。然而，芳纶1313具有极高的玻璃化温度(>250℃)而极难在水介质中实现染色，并且由于染色芳纶1313纤维在光照条件下易产生严重的变色情况，导致芳纶染色产品耐光牢度较差，上述问题极大的限制了芳纶1313纤维在纺织服装领域的应用。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种芳纶纤维超临界二氧化碳无水染色装置与方法，以解决芳纶纤维的染色难题，实现其清洁化染色生产。

本发明提供一种染色釜，染色釜内的染色单元为圆筒形，由上到下依次包括顶部封盖、雾化通道、底部封盖，所述雾化通道为多孔板，与顶部封盖形成柱状空间，所述雾化通道与底部封盖中心处连接多孔中心管；二氧化碳流体入口管穿过底部封盖进入多孔中心管，二氧化碳流体入口管在接近底部封盖处设有雾化喷头Ⅱ；所述顶部封盖上设有二氧化碳流体出口管，所述二氧化碳流体入口管在接近顶部封盖处设有雾化喷头Ⅰ；所述二氧化碳流体入口管上连接整理剂入口管；所述整理剂入口管内设有雾化喷头。可实现染色过程中超临界二氧化碳、染料和载体/共溶剂三相混合体的内染、外染双向流入，从而改善芳纶纤维的染色性能。其中，雾化喷头Ⅰ为发散型，雾化喷头Ⅱ为垂直型。

本发明有提供一种芳纶纤维超临界二氧化碳无水染色装置，包括：二氧化碳汇气排、二氧化碳加热器、冷凝器、二氧化碳储罐、预冷器、二氧化碳加压泵、载体/共溶剂泵、载体/共溶剂罐、二氧化碳换热器、导热油系统、补充导热油系统、染料釜、权利要求1所述染色釜、磁力循环泵、分离器、乙二醇高位槽、凉水塔、冷水槽、水泵、压缩机和乙二醇泵。