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丙纶纤维超临界二氧化碳染色探究摘要：常规丙纶纤维分子结晶度高、结构紧密，纤维中几乎不存在极性基团或离子性基团，传统的染色方法很难满足织物上染的要求，大大限制了常规丙纶纤维的实际应用。临界流体的粘度与气体的粘度相近，它的扩散系数比传统的液体溶剂大一个数量级，其优异的传质性能大大缩短了染色时间，提高了织物颜色的均匀性、重现性好、流程短、无污染等优点。台湾学者S.K.Liao应用分散染料比较了超临界二氧化碳中与在水溶液中分散染料染色的差异，确认了超临界条件下，分散染料能够进入丙纶纤维的内部，这也是本次试验的设计基础。文章分别从影响超临界二氧化碳染色三因素时间、温度和压强出发，经过大量的实验，从中选择合适的染色工艺，为常规丙纶纤维的染色提供一个参考。 关键词：丙纶纤维 超临界二氧化碳染色 1 实验原料与仪器设备： 1.1 实验材料 原料采用丙纶复丝300d，（洛阳石化丙纶分厂）。分散蓝2B染料（广东福晨公司）。 1.2 实验设备 FYl20—50—0l超临界染色装置，（南通市飞宇石油科技有限公司）DataColor SF 600 Pius’电脑测色仪.（美国DataColor公司） 1.3 K/S测试 在实验中我们采用DataColor SF 600 Pius电脑测试仪直接测量K/S值，并记录几次平均值，从而得到具有相对可信度的数据。 2 讨论与分析 在超临界二氧化碳染色中温度，压强以及时间是最主要的影响因素，我们通过K/S值的测试来测试三者的影响，同时从纤维的分子结构以及染料的结构特点进行了分析。 2.1 压强对K/S值的影响 从图1中我们可以看出，在相同的染色时间和温度条件下，在压强为20MPa时，纤维的K/S值很低，在20～28MPa时，纤维的K/S值显著增加，但过了28MPa后，纤维上染的K/S值出现平缓逐渐减小趋势。 这主要由于随着压强的增大，纤维大分子的结构发生变化，染料分子除了浮着在纤维表面外，会有一部分进入纤维的内部，因此K/S值呈现增加的趋势，但当纤维内部容纳的染料分子和气体物质区域饱和的状态下，大分子会向外流动，表现在K/S值呈现降低的趋势。 2.2 温度对K/S值的影响 从图2中我们可以得出，在相同的染色时间和压力条件下，在温度为90℃时，纤维的K/S值相对很小，在90～120℃之间，随着温度的升高，K/S值会显著的增加，曲线呈明显的上升状态。并在120℃时达到最大值；在这之后，随着温度的升高，K/S值没有出现上升的趋势反而会有所下降。 这是因为随着温度的增加，纤维中的大分子变的相对活跃，分子间的游动会形成一定的孔隙，从而使得染料分子进入，K/S值增加，当温度增加到一定程度，压强不变，纤维内部的孔隙有限，染料分子不能在进入纤维内部，还有一部分附着在纤维表面的染料分子会参与到CO2的循环中，从而纤维的K/S值会有轻微的下降。 2.3 时间对K/S值的影响 温度为120℃时，在不同压力条件下试样的K/S值随时间的变化图，从图3中我们可以发现，在5～15min范围内，试样的K/S值变化范围大，在15min以后，图形的变化趋势变化平缓，同时继续延长染色时间，但是K/S值的增加不再明显。 因而我们可以得出，在超临界二氧化碳中的试样，在20min中时可获得相对应高的K/S值。当温度一定条件下，随着压强的增大，纤维的内部结构受到的压强，温度的影响，从而运动活跃，染料分子可以进入纤维分子的内部，但是当到达纤维内部结构中容纳的染料分子区域平衡后，随着温度的增加，虽然大分子间还有运动，但是空间相对小，能容纳的染料分子少，所以K/S值增加不明显。 2.4 丙纶纤维分子结构的影响 丙纶按照甲基的分布不均分为等规聚丙烯和无规聚丙烯。甲基排列在分子主链的同一侧则称等规聚丙烯如图4所示；若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯；当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。对于等规聚丙烯由于其结晶度高，没有可与染料分子相作用的极性基团．从而导致其染色困难。 2.5 染料分子结构的影响 分散染料分子结构相对简单，具有疏水性基团，水溶性极低，属于非离子型染料。根据相似相溶原理，分散染料能溶于非极性的CO2溶剂相中。但分散染料分子结构中的取代基团的差异，将直接影响分散染料在超临界CO2流体中溶解度的大，卤素有增加染料溶解度的倾向，另外，分子结构中极性基团越多或亲水性基团越强的染料，其在超临界CO2流体中的溶解度就越低。如下图5所示 3 结论 3.1 通过实验得出：纤维的结构和染料的特点对上染物的上染效果有很大的影响，同时染色的工艺选择对K/S值有很大的影响。 3.2 实验表明：纤维本身的结构是影响上染的主要因素，超临界二氧化碳染色过程中的温度