超臨界CO2流體中分散活性染料的上染及催化固色研究.pdf

1、本文利用循環(huán)流動法測定了溫度在333.2K~393.2K,壓力在8Mpa~22Mpa范圍內(nèi),分散活性橙SCF-O2染料分別在超臨界CO2流體以及超臨界CO2/丙酮/水混合流體中的溶解度。采用Chrastil模型、Del Valle–Aguilera模型以及MT模型對超臨界CO2流體中染料的溶解度數(shù)據(jù)進行擬合。在超臨界CO2/丙酮/水混合流體中染料的溶解度數(shù)據(jù)利用M-Chrastil模型和MMT模型進行擬合。然后研究了分散活性橙SCF-O

2、2染料分別在超臨界 CO2流體以及超臨界 CO2/丙酮/水混合流體中對棉纖維的上染性能,探討了超臨界CO2流體溫度、壓力、染色時間對染色棉織物表面色深值(K/S)以及染色棉織物上染料量的影響,優(yōu)選出了合適的染色工藝。并且研究了分散活性橙SCF-O2染料分別在超臨界 CO2流體以及超臨界 CO2/丙酮/水混合流體中的吸附等溫線。此外,然后采用全氟辛基季胺碘化物(FC-134)作為相轉(zhuǎn)移催化劑研究了超臨界CO2流體中棉織物上分散活性橙SCF

3、-O1染料以及分散活性橙SCF-O2染料的相轉(zhuǎn)移催化固色性能,優(yōu)選出了合適的相轉(zhuǎn)移催化固色工藝。最后,對在超臨界 CO2流體中經(jīng)過染固色處理后的棉纖維,采用FT-IR紅外光譜、XPS分析等分析手段研究了超臨界CO2流體中的相轉(zhuǎn)移催化固色劑機理,并且利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(WAXS)、熱分析(TG/DTG)分析了處理后棉纖維表面形態(tài)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及熱性能的變化。
　　研究結(jié)果表明,分散活性橙SCF-O2染料在超臨

4、界CO2流體以及超臨界CO2/丙酮/水混合流體中的溶解度隨著溫度、壓力升高而增加。在超臨界CO2/丙酮/水混合流體中的溶解度明顯高于超臨界CO2流體。采用Chrastil模型、Del Valle–Aguilera模型以及M-Chrastil模型對溶解度數(shù)據(jù)的擬合關(guān)聯(lián)精確性比MT模型和MMT模型好。超臨界CO2流體中分散活性橙SCF-O2染料的優(yōu)選染色工藝為:溫度控制在130℃,壓力為20MPa,時間為80min。在上述優(yōu)選溫度和壓力條件

5、下,超臨界CO2流體中分散活性橙SCF-O2染料在干態(tài)棉纖維上可達到飽和吸附,其飽和吸附量為0.22mg.g-1。超臨界CO2/丙酮/水混合體系中分散活性橙SCF-O2染料的優(yōu)選染色工藝為:系統(tǒng)溫度為130℃、壓力為20MPa、時間為60min。超臨界CO2/丙酮/水混合體系中分散活性橙SCF-O2染料在棉纖維上無明顯的飽和吸附現(xiàn)象。
　　催化固色結(jié)果顯示,超臨界CO2流體中棉織物上分散活性橙SCF-O1染料相轉(zhuǎn)移催化固色的優(yōu)選工

6、藝為:溫度為140℃;壓力為12MPa;相轉(zhuǎn)移混合液(溶液為去離子水,含固量為10％;Na2CO3與FC-134的摩爾比為3:1)質(zhì)量為16.5g;時間為60min。在上述優(yōu)選固色工藝下,超臨界CO2流體中棉織物上分散活性橙SCF-O1染料相轉(zhuǎn)移催化固色效率為94.2％。超臨界CO2流體中棉織物上分散活性橙SCF-O2染料相轉(zhuǎn)移催化固色的優(yōu)選工藝為:壓力為20MPa,溫度為100℃,時間為80min,助溶劑體積為35mL(水與甲醇的體積

7、比為4:1),相轉(zhuǎn)移催化劑(FC-134)的用量為0.70g,固色反應(yīng)促進劑(碳酸鉀)的用量為3.50g。在上述優(yōu)選固色工藝下,超臨界CO2流體中棉織物上分散活性橙SCF-O2染料相轉(zhuǎn)移催化固色效率為60.0％。
　　紅外光譜圖以及XPS分析顯示,纖維大分子官能團的化學(xué)環(huán)境和棉纖維的表面元素組成及比例發(fā)生了改變,表明染料活性基與纖維大分子官能團發(fā)生了固色反應(yīng)。此外,SEM顯示棉纖維表面被流體刻蝕,出現(xiàn)了裂縫。X-射線衍射(WAXS