[发明专利]一种用于超临界染色的组合物及其用途

说明书

公开了一种用于超临界二氧化碳无水染色的组合物，所述组合物包括染料、二氧化碳流体、表面活性剂、助溶剂和三乙烯二胺；该染料选自活性分散染料。此外，还公开了其用于超临界二氧化碳无水染色的用途，染色对象为天然纤维。该组合物不仅在超临界二氧化碳中具有较好的溶解性，同时具有优良的染色性能。

技术领域

本发明属于染色技术领域；涉及一种超临界染色技术；更具体地，涉及一种用于超临界二氧化碳无水染色的组合物及其用途。

背景技术

水是人类生存必不可少的重要资源。地球上的水资源虽然丰富，然而，陆地上可供人类利用的淡水只占全部淡水资源的2.5％。我国水资源则更为匮乏，人均占有量仅为世界平均水平的四分之一；且淡水资源分布不均，北方和西北等多个地区严重缺水。同时水环境恶化、水质型缺水、水资源短缺的现状日益加剧。为了改变这一现状，社会公众的环保意识不断加强，国家也出台了多部有关环境保护的法律法规。近几年，针对诸多污染行业刮起的环保风暴也愈演愈烈。作为水资源消耗巨大，污染严重的纺织印染行业来说，开发节水甚至无水且过程高效的染色或印花工艺正变得越来越受人关注。

研究表明，传统染色方法耗水量巨大。平均每印染1吨纺织品需要使用100～200吨的水量。虽然少部分水还可以得到循环利用，但剩余大部分成为废水。因此，印染行业排放的废水也成了整个纺织行业的主要来源，几乎占到80％以上。不仅如此，在传统染色方法中，染浴中通常会加入各种染色助剂。这些染色助剂和未固着的染料残存于印染废水，加重了后期污水治理的负担，给生态环境带来了严重的威胁。

作为一种新型、绿色、环保的印染技术，超临界二氧化碳流体无水染色技术为纺织行业的改革创新注入了活力，同时该技术能真正实现生态纺织，符合节能减排、可持续发展的理念，具有积极的现实意义。

超临界二氧化碳流体不仅具有粘度低，扩散强的气体性质，而且密度与液体相似，对于疏水性物质拥有良好的溶解能力。人们利用二氧化碳流体的上述优良特性，将其作为染色介质，替代传统染浴的水，从而对纺织品进行染色。超临界二氧化碳染色不仅染色全程无需用水，而且染液无需添加染色助剂、酸、碱等化学试剂。染后的织物无需浮色清洗，杜绝了染色废水的产生，从而真正源头解决了染色污水的治理难题，益于环保。此外，染色织物呈干燥状态，无需烘干，有利于节约能源。残余的染料和二氧化碳流体均可在下次染色流程中继续使用。

由于二氧化碳是非极性分子，根据相似相溶原理，非极性或极性低的染料在超临界二氧化碳流体具有较好的溶解性，因而，用于超临界二氧化碳染色的染料主要是分散染料。相应地，作为染色织物，应用最广泛和最成功的主要是涤纶织物，其次是芳纶和丙纶织物。而在纺织品市场中，天然纤维织物尤其是棉织物通常占有较大份额，并且由于这类织物源自天然材料和附加绿色属性而备受消费者青睐。但这类纤维通常使用活性染料和酸性染料进行染色，这些染料易溶于水，但不易溶于二氧化碳流体，因而在应用超临界二氧化碳流体染色技术时存在技术瓶颈。

近年来，人们为了解决天然纤维在超临界二氧化碳流体中的染色问题，主要从以下几方面进行着手。具体包括以下几种：

通过溶胀剂或交联剂对天然纤维进行预处理，减少天然纤维表面氢键数目，从而降低天然纤维的极性。

在二氧化碳流体中加入极性共溶剂(主要是水和乙醇)，增加二氧化碳流体的极性，从而改善染料在二氧化碳流体中的溶解性。

在基本不改变原有染料的极性前提下，在分散染料分子中引入活性基团，所形成的活性分散染料兼具分散染料溶解性好和活性染料反应性强的优点，通过亲核加成或取代反应与天然纤维进行反应。然而，多数活性分散染料仍然存在与天然纤维尤其是棉纤维反应性不强的缺陷。

而在二氧化碳流体中加入表面活性剂，形成反胶束，能够改善染料的溶解性；同时抑制染料的水解程度，也能在一定程度上改善染料的反应性。