自20世紀(jì)70年代以來(lái),國(guó)外已投入了大量人力和物力開(kāi)發(fā)環(huán)保型染料、助劑與節(jié)能、少水或無(wú)水的新技術(shù)、新設(shè)備。少水或無(wú)水染色作為一個(gè)重要領(lǐng)域,一直是傳統(tǒng)染色改造的方向[1]。傳統(tǒng)的染色技術(shù)都是在種種助劑的共同作用下完成的,首先染色時(shí)助劑用量巨大,染色后又全部進(jìn)入水體,成為染色工業(yè)第一大污染源,造成嚴(yán)重的水體COD、BOD負(fù)荷。同時(shí)助劑的增溶作用增加了染料在染色廢水中的滯留量,進(jìn)一步加劇了水體的污染,特別是色度污染。其次,為保證染色品的色牢度達(dá)到要求,充分的水洗工藝必不可少,需用大量的凈洗劑等一系列水洗助劑,耗水量和水洗工藝的繁復(fù)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)染色工序,是染色工業(yè)的又一大污染源[2]。對(duì)此,研究染色的科研工作者圍繞節(jié)水問(wèn)題已做了不少有益的嘗試,如微膠囊染色技術(shù)、小浴比染色、非水溶劑染色、超臨界二氧化碳染色等。
微膠囊染色技術(shù)利用了微膠囊的緩釋和隔離作用,完全取代通常染色工藝中使用的分散劑、勻染劑等一切助劑,染色結(jié)束后纖維表面浮色極少,染浴排液經(jīng)簡(jiǎn)單過(guò)濾即可用于一般織物的前處理;染色織物不經(jīng)水洗即可達(dá)到良好的色牢度,從而能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的廢水零排放,其節(jié)能、節(jié)水和環(huán)保意義重大[2]。
1 微膠囊化染料的特性
微膠囊化染料或稱(chēng)染料微膠囊是利用微膠囊技術(shù)將染料包裹起來(lái),使得芯材與外界環(huán)境隔開(kāi),免受外界的溫度、氣體、紫外線等因素影響,在一定條件下囊壁破裂或緩釋而達(dá)到染色的目的。微膠囊染色技術(shù)由于不使用助劑,因而助劑的增溶作用不存在,染浴中染料很少,纖維表面也僅存在不多于單分子吸附層的染料分子。
染料微膠囊的釋放機(jī)制大致有如下幾種:
(1)膜釋放 膜釋放受下列因素控制:微膠囊壁兩側(cè)的濃度差,壁厚,活性成分透過(guò)壁的滲透率及活性成分對(duì)周?chē)h(huán)境的擴(kuò)散系統(tǒng)。
(2)外部施壓 這一釋放機(jī)制是施加外力使壁破裂從而釋放出活性物。
(3)撕裂或剝開(kāi) 這種方法一般是將膠囊置于兩層紙或薄膜之間的黏合劑層中,將紙或薄膜撕開(kāi)時(shí),微膠囊破裂,芯材釋放。
(4)溶劑溶脹 由周?chē)娜軇┛刂菩静尼尫拧H軇┮话闶撬芤航肝⒛z囊使微膠囊溶脹,從而加速活性物的釋放。
染料微膠囊顆粒大小和均勻程度受不同種類(lèi)染料和染料中所含助劑成分影響很大。微膠囊制備方法在理論上大致分為化學(xué)法、物理化學(xué)法和物理法三類(lèi)[3-4]。
化學(xué)法包括界面聚合法,界面定位聚合法和有限凝聚聚合法等;物理化學(xué)法包括水相分離法、油相分離法和銳孔凝固浴法等;物理方法是借助專(zhuān)門(mén)的設(shè)備通過(guò)機(jī)械方式將芯材與壁材混合均勻,細(xì)化造粒,然后使壁材凝聚固化在芯材表面而制備成微膠囊。組成染料微膠囊的芯材和壁材的主要原料如下:
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