超临界CO2流体中纤维素纤维的相转移催化染色基础

本项目旨在对超临界CO2流体中相转移催化染色技术的基础问题进行研究。重点研究活性分散染料与棉纤维素纤维（固相）上官能团（Cellulose-OH，伯羟基）固色反应时相转移催化剂的催化效率问题；研究相转移催化条件下典型活性分散染料与模拟靶物分子的催化动力学特征；研究相转移催化剂在超临界CO2流体中的溶解特性、稳定性、影响因素及对纤维的溶胀膨化特性；研究超临界CO2流体中活性分散染料母体结构、活性基类型与其溶解性、在天然棉纤维上的吸附和染色特征，及其催化固色反应特性、催化固色效率等的相互关系；同时对相转移催化染色物各项品质和性能等进行探讨。本研究将对解决超临界CO2流体中天然纤维的染色难题开辟新的思路和技术途径，为提高其染色性和环境友好型染色生产提供应用基础及理论支持。

天然纤维素纤维的传统印染加工，其水资源消耗大，环境污染严重。以CO2代替水作为介质的超临界CO2流体染色技术具有绿色、生态、环保优势。而天然纤维素纤维如棉的超临界CO2流体染色，是超临界CO2流体中所有纺织品染色的重要内容和难点，也是一个亟待解决的世界性难题。.本项目首次提出了超临界CO2流体中天然纤维素纤维棉的相转移催化染固色思路，并重点研究了相转移催化剂在超临界CO2流体中的溶解特性、稳定性、影响因素及对纤维的溶胀膨化特性；相转移催化条件下典型活性分散染料与模拟靶物分子的催化动力学特征；超临界CO2流体中活性分散染料母体结构、活性基类型与其溶解性、在天然棉纤维上的吸附和染色特征，及其催化固色反应特性、催化固色效率等的相互关系；活性分散染料与纤维素纤维棉固色反应时相转移催化剂的催化效率问题；同时对相转移催化染色物各项品质和性能等进行了探讨。.研究表明，利用选用的相转移催化剂可显著提高上染染料与棉纤维的固色反应，从而大大提高了染料的固着效率，降低了染、固色反应温度，可在超临界CO2流体中实现80℃上染、100℃～140℃固色；实现了1h～2h上染、1h固色，缩短了现有工艺时间达50%及以上；实现了典型活性分散染料（如均三嗪类、乙烯砜型等）在天然棉纤维上的染固色，固色效率可达92%（干态）和99%（一定含湿率），固色率达到或高于85%。此外，还自主研发了超临界二氧化碳流体中专用染料，以及染料上染、催化固色的两浴方法。也先后研发了超临界流体中染料溶解、系统清洗的在线检测系统和相转移催化固色反应装置各1套，以及超临界流体绳状无水染色中试装备系统（染缸达180L），在国内外首次实现了超临界CO2流体中纤维素纤维等织物的无水绳状中试生产应用示范。.项目如期达到了预定研究目标，并取得了一系列有特色的创新性成果。三年来共发表相关研究论文13篇（标注7篇），其中SCI论文6篇（标注5篇）；申请中国专利9项，其中获授权发明专利4项、适用新型2项，同时申请国际发明专利2项；获香港桑麻基金会纺织科技二等奖等 2项；参与国（境）内外相关学术会议和交流，发表课题相关的会议论文2篇（标注1篇），并做全国性大会报告1次。培养硕士生7名，毕业3名。.本研究对超临界CO2流体中天然纤维的无水染色难题开辟了新的思路和技术途径，可为实现其良好染固色、以及环境友好型生产实践提供应用基础及理论支持。