摘要：本篇文章從經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展需求，技術(shù)特征，技術(shù)狀態(tài)，社會效益預(yù)測，經(jīng)濟效益評估，及其發(fā)展前景詳細論述了微膠囊無助劑免水洗清潔染色技術(shù)。闡明了微膠囊分散染料商品化、染色工藝及染色廢水的回用技術(shù)與其他生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合可形成成套的生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)；促使該項新技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化達到批量生產(chǎn)規(guī)模，可最終實現(xiàn)印紡織印染行業(yè)清潔生產(chǎn)目標。
國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要，在重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題的前兩點中就明確指出能源及水資源是科技發(fā)展的重點研究領(lǐng)域。
目前，我國分散染料年產(chǎn)量有35萬噸左右，在這些成品染料中含有30~60%的助劑。在使用中這數(shù)以十幾萬噸的助劑將全部進入水中，形成大量的污染廢水。1%濃度的商品分散染料水溶液的COD為6000-13000mg/L，BOD為100-1000mg/L。此外，在實際的染色過程中，還需要補加足量的助劑。因此，最終用于染色的助劑量遠大于上述數(shù)字。染色中助劑造成的污染后果還不僅僅是助劑本身。由于助劑（表面活性劑）增溶作用會使相當多的分散染料穩(wěn)定的滯留于染浴中，導(dǎo)致嚴重的色度污染和更多的COD，BOD負荷。同樣，助劑在纖維表面的吸附和增溶作用，導(dǎo)致染料在纖維表面的堆積。這一堆積層在染色過程中始終存在，最后在纖維表面成為浮色。染色終了后為消除大量的浮色，傳統(tǒng)上要借助于復(fù)雜的后水洗，包括還原凈洗和皂洗等，賦予染色織物足夠的色牢度性能。繁重的后水洗會消耗大量的水，能源和數(shù)量可觀的化學品，對環(huán)境造成嚴重的污染。據(jù)統(tǒng)計，每染1噸滌綸織物，用于染色的水為10-20噸，用于染色后水洗的水為80-120噸，總耗水在90-140噸之間。這么多的水將全部成為嚴重污染的廢水！水洗中用于加熱能耗約相當于430公斤標準煤。尚不計水洗中的動力消耗。 還應(yīng)指出的是，這僅僅是指一般滌綸纖維而言。如果染超細纖維織物，情況就嚴重的多。超細纖維有巨大的比表面積，染色時由于助劑的吸附、增溶作用，在纖維表面堆積而形成的浮色的量要大的多！這也許就是超細纖維制品染色牢度難以達標的原因。 由上面的簡單討論，不難看出在染色工藝中實施“無助劑”和“免水洗”的巨大意義。
2. 技術(shù)特征
無助劑、免水洗染色技術(shù)的研發(fā)是基于微膠囊技術(shù)的應(yīng)用，即利用微膠囊的緩釋性能。 該染色技術(shù)包含分散染料的微膠囊化和相應(yīng)的染色技術(shù)。大體來講，對此技術(shù)的基本原理可作如下的表述： 微膠囊的壁可被看作是一種半透膜，在染色條件下，如130℃，水的表面張力很低，易于滲透入微膠囊內(nèi)，溶解其中的分散染料。在擴散推動力的作用下，溶解的染料分子可以穿過膠囊壁向外擴散進入染浴。單分子的染料會向滌綸纖維表面吸附并向纖維內(nèi)部擴散，完成染著作用。由于分散染料的溶解度很小，染浴中染料濃度極低，從而保證了良好的勻染性。這便是無助劑微膠囊染色的基本原理。 免水洗染色的理論依據(jù)：以往的染色技術(shù)毫無例外地都是靠水洗除去浮色。此時水洗的任務(wù)非常繁重。在分散染料染色的場合要進行還原凈洗和皂洗。這些既耗水又耗能。所用之化學品和洗滌劑還會造成環(huán)境污染。因為膠囊染色技術(shù)根本不用表面活性劑及其他助劑，染浴中除了纖維和已溶解的單分子染料之外，就只有用來調(diào)節(jié)pH值的少量醋酸。此時染色體系中不存在增溶作用，在纖維表面只有單分子吸附的染料層。在化學位的作用下，吸附層的染料分子通過自由容積向纖維內(nèi)部擴散上染。染浴中的染料繼續(xù)向纖維表面補充、吸附。膠囊內(nèi)已溶解的染料繼續(xù)向染浴擴散，補充染浴中染料的濃度，整個體系保持一種動態(tài)的平衡。染色結(jié)束之后，染浴中及纖維表面仍保持一定量的染料，即自由染料分子和吸附的染料。由于分散染料極小的溶解度和纖維表面僅有單分子層的吸附，上述染料量，即可能導(dǎo)致的浮色量遠遠少于傳統(tǒng)的染色體系。此時，如果斷絕染料的補充來源，即把染料微膠囊與染缸主體隔離開來，使織物繼續(xù)在染色溫度下，保持一段時間，如10－20分鐘，纖維表面的吸附染料（浮色）的絕大部分會向纖維內(nèi)部擴散并染著，從而保證了足夠的色牢度。這樣的處理我們稱之謂“后染色”或“饑餓染色”。實踐證明其效果優(yōu)于傳統(tǒng)的水洗工藝。 染色殘液之零排放：分散染料在染浴中有輕微的溶解度。在高溫下，溶解度還會高些。染浴排出時會略帶顏色，冷卻后染料析出。經(jīng)簡單過濾，除去染料粒子和其他懸浮物后呈無色。COD、BOD較原水略高。可用于織物的前處理。這樣不但可節(jié)約前處理用水，前處理廢水的排放量也不會增加。就染色工藝而言，可以做到廢水的零排放，不會對環(huán)境增加污染負擔。此外，染色后的微膠囊殼，約占織物重的2％左右，呈粒徑數(shù)十微米的粉狀，可以混入燃料中燃燒，亦可以填埋處理。
3. 技術(shù)狀態(tài)
本技術(shù)經(jīng)過近8年對微膠囊的合成到染色工藝的開發(fā)，從實驗室成果，經(jīng)過中試以及數(shù)次生產(chǎn)規(guī)模的試驗均獲得成功，整體技術(shù)基本成熟。先后申請了4項發(fā)明專利，其中3項已獲得授權(quán)。另有一項專利，是與企業(yè)共同完成的（以企業(yè)為主），目前正在申請中。這最后一項是為目前的高溫染色機配套使用的。上述幾項發(fā)明的綜合應(yīng)用，便可實現(xiàn)分散染料的無助劑免水洗染色工藝，和染色廢水零排放的環(huán)境友好、資源節(jié)約型生產(chǎn)。 染料微膠囊生產(chǎn)經(jīng)一年多的試驗和改進，已形成年產(chǎn)100噸的試生產(chǎn)能力。所選用的7個基本染料包括三個原色，三個補充色和一個黑色，目前還只能手工配色。 就染色而言，經(jīng)過中試的品種有梭織物、針織物、超細纖維織物（包括仿麂皮絨）的染色。其中梭織物又經(jīng)過了數(shù)次生產(chǎn)性試驗。關(guān)于紗線的染色試驗正在進行中。 迄今為止，將微膠囊技術(shù)用于疏水纖維的清潔染色未在國內(nèi)外見相同或類似報導(dǎo)。此項技術(shù)將是一套全新的染色技術(shù)，將微膠囊技術(shù)用于分散染料高溫高壓染色也是首創(chuàng)，是完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，在理論及實踐上都有創(chuàng)新性。它順應(yīng)我國《紡織工業(yè)污染防治規(guī)劃》的要求，從源頭上消除廢水與污染物的產(chǎn)生，是環(huán)境友好和資源節(jié)約綜合利用的新技術(shù)。
3.1下面是最近實際例子的數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)工藝的對比：
（1）染色配方：
（2）染色質(zhì)量：（勻染性和色牢度）標準深度＝1/1
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