滌綸等聚酯纖維性能優(yōu)良,發(fā)展快、產(chǎn)量高.但是,滌綸等聚酯纖維結(jié)晶度高,缺少極性基團,通常需要在高溫、高壓下才能用疏水性強、水溶性小的分散染料染色,并且染色過程中需要使用多種助劑以保證染色質(zhì)量.大量的染色廢水不但給工廠帶來了巨大的負擔(dān),而且染色廢水中的助劑以及水洗時使用的助劑也給水環(huán)境帶來了嚴重污染.

    為了解決染色廢水問題,小浴比染色、非水溶液染色都被嘗試應(yīng)用過,然而,2種方法對于減少廢水排放是有限的,甚至帶來更為嚴重的有機污染.20世紀末,德國科學(xué)家將分散染料通過超臨界CO2染色技術(shù)對滌綸織物染色,可以徹底解決染色廢水問題,得到了各個國家的重視和研究.然而,超臨界CO2染色技術(shù)條件要求很高,設(shè)備及費用昂貴,大規(guī)模應(yīng)用存在許多問題,至今還沒有實際應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn).

    20世紀70年代,日本Matsnishikiso公司最先提出將分散染料微膠囊化,隨后,分散染料微膠囊技術(shù)開始在紡織行業(yè)得到研究和應(yīng)用.將分散染料微膠囊化,利用微膠囊的緩釋性以及隔離性,可以避免使用高溫高壓染色工藝中添加的分散劑和勻染劑,從而實現(xiàn)無助劑染色.同時,分散染料微膠囊染色不使用化學(xué)助劑,染色過程中不發(fā)生“增溶吸附”,染色后纖維表面僅含有極少量的浮色,因此無需清洗和皂洗,廢水中的COD 和BOD 負荷也大大降低,經(jīng)沉淀后,色度、COD、BOD 指標可達到國家一級排放標準.殘液中只有微量溶解的分散染料,廢水經(jīng)簡單過濾后即可用于織物的前處理、染色以及后整理加工,實現(xiàn)分散染料微膠囊染色的“零排放”.

    1· 分散染料微膠囊化

    分散染料微膠囊化是指利用天然或合成的高分子材料作為壁材,將芯材分散染料包覆其中,形成微米級核-殼結(jié)構(gòu)的微小容器.分散染料微膠囊染色的核心技術(shù)就是將分散染料微膠囊化,制得符合染色工藝要求的分散染料微膠囊,加熱到一定溫度后,囊壁破裂達到熱敏釋放的目的.一般來說,分散染料微膠囊化后呈球形或不規(guī)則形狀,通常呈不規(guī)則外形.分散染料微膠囊結(jié)構(gòu)分為單核型、多核型及復(fù)合微膠囊,粒徑為1~200 μm.

    2 ·分散染料微膠囊染色

    微膠囊技術(shù)始于20世紀30年代,然而到了90年代,微膠囊技術(shù)才應(yīng)用在紡織工業(yè)中,主要應(yīng)用于紡織品的各種功能整理中.目前,國內(nèi)對分散染料微膠囊技術(shù)的研究取得了巨大的進展,給紡織行業(yè)展現(xiàn)了分散染料微膠囊特別的應(yīng)用前景.東華大學(xué)對分散染料微膠囊技術(shù)的研究結(jié)果表明:分散染料微膠囊可以替代傳統(tǒng)的分散染料對滌綸織物進行高溫高壓染色,而且可以達到無助劑免水洗的清潔染色效果,該項技術(shù)屬于國內(nèi)外首創(chuàng).

    3· 分散染料微膠囊的研究進展

    微膠囊因為其獨特的特性,已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于大部分的工業(yè)領(lǐng)域,包括農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化妝品以及空間科學(xué).在日本首次將微膠囊技術(shù)應(yīng)用于染色、印花以及后整理之后,國內(nèi)的研究得到了極大的發(fā)展.在色織物生產(chǎn)過程中,通常需采用多種染料拼染來達到特定的染色效果,而分散染料微膠囊化以后,改變了原來分散染料的染色性能.因此,研究分散染料的微膠囊染色性能以找出適合拼染的染料組合對色織物生產(chǎn)十分重要.黃利利等選用C.I.分散紅73、C.I.分散黃211、C.I.分散藍183進行微膠囊化,通過改變芯壁比,探究其染色性能.研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):C.I.分散紅73微膠囊、C.I.分散黃211微膠囊、C.I.分散藍183微膠囊芯壁比分別為1∶3、1∶2、1∶3時,其上染曲線較好,提升力曲線比較近似,高溫高壓染色20 min后達到平衡,適合拼染,并且染色效果較好.王曉文等使用原位聚合雙層造壁法,制得分散染料微膠囊,與活性染料雅格素NF同浴上染滌棉混紡織物.試驗發(fā)現(xiàn):滌棉混紡織物的分散染料微膠囊/活性染料一浴法染色工藝比傳統(tǒng)的二浴法以及常規(guī)的分散/活性一浴法染色工藝耗時要短(僅4 h),無需使用化學(xué)助劑,染色廢水色度較淺,耗水較少,并可免除還原清洗工序,染色織物色牢度甚至優(yōu)于傳統(tǒng)工藝染色織物.

    分散染料微膠囊不僅適用于高溫高壓染色,同樣也適用于滌綸織物的印花.分散染料微膠囊印花工藝主要有多點多色印花、微膠囊轉(zhuǎn)移印花以及微膠囊靜電印花.微膠囊轉(zhuǎn)移印花是將染料和溶劑制成微膠囊,然后進行印花加工成一種轉(zhuǎn)移印花紙.羅燕等以蜜胺樹脂作為壁材,采用原位聚合法多次造壁技術(shù)制備分散染料微膠囊,粒徑為1~6 μm,且分布范圍較窄.分散染料微膠囊化后,在一定濃度和溫度下,對純滌綸織物進行多次轉(zhuǎn)移印花,轉(zhuǎn)印次數(shù)可達10次以上,且可保持色澤深度恒定.這類多次轉(zhuǎn)移印花節(jié)省了轉(zhuǎn)移印花紙,提高了染料利用率,降低了印花成本,同時還克服了轉(zhuǎn)移紙帶來的污染.

    目前,分散染料微膠囊不僅在傳統(tǒng)滌綸纖維的染色中取得了一定的研究成果,而且對于其他疏水性合成纖維(錦綸、尼龍6以及PTT纖維等)染色也有了不少的研究.紀俊玲等采用原位聚合法制備芯壁比1∶3的分散染料微膠囊,然后對錦綸織物進行染色,再將分散染料微膠囊廢水回收再染色.結(jié)果表明染色質(zhì)量與蒸餾水染色幾乎無差別,說明分散染料微膠囊染色廢水可以循環(huán)利用,從而達到無助劑、無污染的染色效果.2008年,東華大學(xué)徐小茗采用原位聚合法,以蜜胺樹脂預(yù)聚體為壁材制備分散染料微膠囊,對疏水性纖維尼龍6以及PTT纖維等進行染色,研究結(jié)果表明:與傳統(tǒng)弱酸性染料染色相比,分散染料微膠囊對尼龍6染色,織物得色更深,并且染色殘液的色度大幅度減小;PTT分散染料微膠囊染色殘液的色度值不但比傳統(tǒng)工藝染色要小得多,而且染色過程中不需添加任何助劑,也無需還原清洗.

    針對滌綸織物染色用水量大、能耗高、工藝流程長等問題,華紡股份研究探索出了一套適應(yīng)自身特點的分散染料微膠囊無助劑免水洗染色工藝.2012年,羅維新等采用分散染料微膠囊無助劑免水洗染色新工藝,對現(xiàn)有高溫高壓溢流染色機實施改造.改進后的微膠囊無助劑免水洗染色工藝,加工1 t織物可節(jié)水60 t、節(jié)省蒸汽3 t、節(jié)省助劑0.15 t、節(jié)約用電180 kW·h;染色廢水可以全部回用,COD、BOD 均能達到國家一級排放標準;染色加工時間縮短1/3~1/2,達到了節(jié)能減排、高效環(huán)保、降低成本的目的.

    分散染料微膠囊對滌綸織物染色技術(shù)與傳統(tǒng)染色技術(shù)相比已經(jīng)顯現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢,實現(xiàn)了無助劑免水洗染色,不但省去助劑的費用、節(jié)約了成本,而且使染色廠解決了耗水量大、水污染嚴重的問題,染色利用高溫高壓染色機或?qū)ζ涓脑旒纯赏瓿?無需添置專用設(shè)備.目前,一些研究室已經(jīng)與染色廠對分散染料微膠囊染色進行了產(chǎn)業(yè)化試驗,有望實現(xiàn)無助劑免水洗染色,為實現(xiàn)清潔染整生產(chǎn)開辟了一條新的途徑.然而,真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)仍有許多工作要做.當前,國內(nèi)的研究方向主要是針對分散染料微膠囊對疏水性纖維的染色,而活性染料等的無助劑染色是未來主要的研究方向.

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