超临界二氧化碳染色的原理及研究进展

第 ３ ９卷第 １ 期
２１ ０ ０年 ３ 月

化 纤 与 纺 织 技 术
Ｃｈ ｍｉ ａ ｂ ｒ＆ Ｔｅ ｔｌ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｃ ｌＦｉ ｅ ｘ ｉｅ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
ｖＯ１３ ＮＯ． ．９ １
Ｍａ ． ２ Ｏ ｒ ０ｌ
文章 编 号 ：６ ２—５ ０ ２ １ ０１—０ ３ １７ ０ Ｘ（ ０ ０） ０ ４—０ ５
３ ５
物 质 便 处 于 超 临 界 状 态 。 在 这 种 状 态 下 ，它 既 不
超 临 界 Ｃ 染 色 在 １０ ℃ 、２ ａ下 ，１ Ｏ ３ ４ ＭＰ ０
完全 与一 般 的气 体相 同 ，又 不是 液 体 ，称 为超 临 界 流体 状 态。超 临界 流体对 溶 质 的溶解 度取 决 于 其 密度 。
衡 时 ，两相 的物理 性 质 如黏 度 、 度 等相 差 很显 密
著 。 当达到某 一温 度 和压 力 时 ，两相 密 度 相 等 ，
气 相 和液相 间无 明显 的 界 限 ， 称为 临界 状态 。物
质 有其 固有 的 临界 温度 和临 界 压力 Ｐ （ 氧 ｃ二 化碳 Ｔ ＝ １ ０ Ｃ， ｃ ． ９ＭＰ ） ｃ ３ ． ６ｏ Ｐ ＝７ ３ ａ 。物 质 在 临
再分 为气体 和液体 。若温 度 Ｔ＞Ｔ ， 力 Ｐ＞ ｃ ｃ压 Ｐ，
作 者 简 介 ：乔 欣 （ ９６一） １８ ，女 ， 北 保 定人 ，在 读硕 士 研 究 生 ， 事 染 整 工 艺 与 功 能性 纺 织 品 开 发 的研 究 工 作 。 河 从
第 ｌ 期
乔
欣 等 ： 临 界 二 氧 化 碳 染 色 的 原 理 及研 究 进 展 超
染速 度 快 、匀 染 和透 染 性 能好 ， 料 的重 现性 极 染
１ 综 述
随着 经济的 不 断发 展 和社 会 的 日益 进 步 ， 世 界 各 国对环境 问题 已经极 为关 注。在 全球 水资源
问题 相当尖 锐的今 天 ， 生产 中水资 源不足 ， 污染 水
佳 ；二氧 化碳 本 身无 毒 、 味 、不 燃 ，染 料可 重 无
严 重以及污水 处理 困难等 问题 已经成为 限制染整
工业 发展 的“ 颈” 瓶 。
我 国染整 生 产 消耗 水 量 多 ， 据 粗 略 统计 ， 根 每生产 万米织物 耗 水量 就 达 ２ ０～ ０ ５ ４ ０ ｍ 。一 个 年生产 ５０ ０万 ｍ织 物 的 中型 印染 厂 ，全 年耗 水 ０ 量就达 ２ ０万 ｍ ０ 左 右 ，相 当于 一 个 数 十万人 口
２ 染 色 原 理
２ １ 超 临 界 Ｃ 流 体 性 质 ． Ｏ
对 于一 般物质 ，当液 相和 气相 在常 压下 呈平
的中等城 市全 体 居 民 的生 活 用 水 … 。能 够 解 决 水 污染 问题或 者实现 无水 染色 的新型环保 技术必 然具 有极大 的研究前 景 。
超 临界二 氧 化碳 染 色 不 用 水 、无 废 水 污染 ，
界点 状态下 ，气液 界 面 消失 ，体 系性 质 均 一 ，不
属于环保 型 的染 色 工艺 。染 色 结束 后 降低 压 力 ，
二氧化碳 迅速气 化 ， 因而不需 要进行 染后烘干 ， 既
缩短 了工 艺 流程 ， 又节 省 了烘 燥 所需 的 能源 ；上
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ９—１ Ｏ一３ Ｏ
超 临界 流体 既有 与气体 相 当 的高渗 透力 和低 的黏度 ，又兼有 与液 体相 近 的密 度 和对 物 质优 良
的溶解 能力 ， 具有 比液 体分 子 大 得 多 的能量 和 还
作 用力 。 因此 ，它可 以像 液体 那 样 溶解 染 料 和整
理 剂 ，又可 以像 气体那 样 将染 料 和 整理 剂 渗透 于
复利 用 ， 色 时 无需 添加 分 散 剂 、匀 染 剂 、缓 染 染
剂等 助 剂 ， 降低 了生 产成 本 ， 提高 了染料 利用 率 ， 还 减 少 了污 染 ， 利 于环境 保 护 ；一些 难染 的合 有 成 纤维也 可进 行正 常染 色 ， 决 了 传统 染 色加 工 解
中的环境 污染 问题 。
超临 界二 氧化 碳 染 色的 原理 及研 究进 展
乔 欣 ，张 海 燕
（ 北科技 大 学， 北 石 家庄 ０ ０ １） 河 河 ５ ０ ８
摘 要 ： 绍 了 超 临 界二 氧 化 碳 染 色具 有 染 色 时 间 短 、 染 透 染 性 好 、 后 不 用 还 原 清 洗 等 优 点 ， 整 介 匀 染 且
ｍ ｎ就 可 以上 染 ，上染 速度 是 传统 工 艺 的 ５～ｌ ｉ ０ 倍 ，匀染 和透 染性 好 ，可 以实现 ９ ％ 以上 的上染 ８ 率 。超临界 Ｃ 染 色 工 艺 过 程 一 般 包 括 等 温 压 Ｏ 缩 、等容 温 升 和等 温 释放 ３个 过 程 ，具 体 的工 艺
流 程 如 图 １所 示 。
法 的基 本 原 理 ， 国 内外 超 临 界 二 氧 化碳 染 色 技 术 在 合成 纤 维 和天 然 纤 维 纺 织 品 染 色 中 的研 究 现 状 作 对 了 全 面分 析 ， 对 其 发 展 前 景 进 行 了展 望 。 并
关键 词 ： 临 界 二 氧 化 碳 ； 色 ；天然 纤 维 ； 成 纤 维 超 染 合 中 图分 类 号 ：Ｓ９ ．９ Ｔ １３５ 文献标识码： Ａ
纤 维 之 中 ，达 到 上 染 或 后 整 理 的 目的 。 超 临 界 流 体 染 色 就 是 利 用 超 临 界 流 体 的这 些 特 性 发 展 起 来 的染色技 术 。 ２ ２ 超 临 界 Ｃ 染 色 原 理 ． Ｏ：
个 染 色过 程 中不 会 造 成 任何 污染 ， 决 了传 统 染 色 工 艺 使 用 大量 的 水 造 成 浪 费 大 ， 在 环 境 污 染 严 重 解 存 及 资源 消耗 和 有 机 溶 剂 染 色 的生 态 、 本 、 难 工 业 化 应 用 的 问 题 。同 时 介 绍 了超 临 界 二 氧化 碳 染 色 成 很