基本信息
- 項目名稱：
- 蠕蟲石墨分散染料的制備方法與應用
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品以紡織品染色的生態(tài)化加工和節(jié)能減排為目的，設想采用現(xiàn)已大規(guī)模工業(yè)使用的蠕蟲石墨代替合成樹脂微膠囊支架，探索新型石墨分散染料制備與應用的途徑與方法，制備出更為生態(tài)型的分散染料劑型，進一步推動生態(tài)化分散染料及其染色工藝的技術提升。
- 詳細介紹：
- 本作品是在節(jié)能減排的思想趨勢和概念框架之下，根據微膠囊的染色機理，設計制備出具有減排功效的染色工藝和染料，并結合環(huán)保型制作方法和思想，對滌綸等織物進行染色，通過一些簡單的處理從而達到具有傳統(tǒng)染色所能達到的效果 傳統(tǒng)染色污染嚴重，染料浪費較為嚴重，而對于新興技術微膠囊應用于染整當中，雖然從一定程度上改進了這方面的問題，但由于許多工藝還不夠成熟，且生產成本較高等原因，還無法應用于工業(yè)生產當中。而且在微膠囊的中式階段發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)有的微膠囊染色工藝，高溫下由于微膠囊的黏著性比較大，聚集于濾網出，會出現(xiàn)堵塞濾網的狀況，導致濾網的廢棄，對廢水的進一步處理以及回用染色和后整理工序造成不便。 與前兩者相比，石墨染色有比較大的優(yōu)勢，可膨脹石墨膨脹后的孔徑較大，有吸附脫附較容易的結構特征，因此可以用于染料的攜染劑。而且“蠕蟲”石墨狀態(tài)蓬松，片狀，即使大量聚集堵塞濾網，石墨不會相互粘著，可以減小水流，降低水壓等方式解決，從而達到解決微膠囊染色中的堵孔現(xiàn)狀。再者，石墨作為攜染劑，沒有污染，只要對染料完全脫吸附或簡單的處理，石墨即可直接排放大自然界中，減少了廢物的處理工序。另外，石墨價格比較便宜，“蠕蟲”石墨處理易得到，制造費用大為降低。 迄今為止，將石墨用于疏水纖維的清潔染色未在國內外見相同或類似報導。此項技術是一套全新的染色技術，將蠕蟲石墨技術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權的新技術，在實踐上都有創(chuàng)新性。它順應《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》和《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生。是環(huán)境友好和資源節(jié)約綜合利用的新技術。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 當今的印染行業(yè)仍主要以傳統(tǒng)的染色工藝進行染色，因而能耗大且污染嚴重。微膠囊分散染料染色工藝以其明顯的減排特點開拓了染色技術的新方法，但由于其生產成本及工藝實施中上存在的一些原因，也還未能得以工業(yè)化普及。由于當今節(jié)能減排、環(huán)保型社會的迫切需要，因此探索和解決這些問題，以利于工藝技術進步顯得越來越重要。 以紡織品染色的生態(tài)化加工和節(jié)能減排為目的，在分散染料微膠囊染色原理和方法的基礎上，針對目前微膠囊染料成本較高、容易堵塞過濾器及尚存在合成樹脂支架固體廢棄物等問題，設想采用現(xiàn)已大規(guī)模工業(yè)使用的蠕蟲石墨代替合成樹脂微膠囊支架，探索新型石墨分散染料制備與應用的途徑與方法，制備出更為生態(tài)型的分散染料劑型，進一步推動生態(tài)化分散染料及其染色工藝的技術提升。 原理：蠕蟲石墨是一種具有很大比表面積的疏水性多孔材料，利用其對低極性物質的較強吸附能力，通過吸附解吸附等過程將染料逐步從石墨支架的顆粒中釋放上染織物。方法：以蠕蟲石墨為載體的染料復合體制備采用水或其它溶劑為介質，通過熱處理使原染料吸附進入石墨的微隙；使用實驗室染色小樣機探索所制備的石墨染料對滌綸進行染色的基本情況。 蠕蟲石墨在工業(yè)上的應用已經較為普遍，但作為染料攜帶載體用于分散染料制備及染色尚無報道，本課題所做的試驗應該屬于首次嘗試。 技術的關鍵在于蠕蟲石墨的前處理、染料的制備以及對滌綸織物的染色工藝。 主要技術指標1、染料上染百分率的測定以及染色深度；2、石墨的膨脹度；3、染色用水色度污染
科學性、先進性
- 對于滌綸織物來說，利用傳統(tǒng)的染色工藝對其進行染色，至今仍為最主要的染色方法。但傳統(tǒng)的方法，節(jié)能、減排方面都早已不符合當今時代環(huán)境保護的要求，因此在保證其對滌綸織物進行正常染色的工藝中，研法具有同樣染色功效的蠕蟲石墨分散染料，是非常有必要的。 目前國內普遍使用的還是傳統(tǒng)的染色工藝，而最新的具有節(jié)能環(huán)保的微膠囊分散染料由于其生產成本等種種原因的限制，使得其目前無法在此領域得到廣泛普及利用。相比而言蠕蟲石墨由于其為天然的產品且價格低廉，可降低其生產成本。并且可回收利用其吸附特性處理污染物，這是其很大的一個特點。 與前兩者相比，石墨染色有比較大的優(yōu)勢，可膨脹石墨膨脹后的孔徑較大，有吸附脫附較容易的結構特征，因此可以用于分散染料的攜染劑。而且“蠕蟲”石墨狀態(tài)蓬松，易于過濾，從而達到解決微膠囊染色中的堵孔現(xiàn)狀。再者，石墨作為攜染劑，沒有污染，只要對染料完全脫吸附，石墨即可直接排放大自然界中，減少了廢物的處理工序。另外，石墨價格比較便宜，“蠕蟲”石墨處理易得到，制造費用大為降低。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 擬專利轉讓
作品可展示的形式
- 實物、產品；現(xiàn)場演示；圖片；樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 首先，蠕蟲石墨原料易于得到。市場銷售的石墨實驗室條件下只需在器皿中高溫加熱即可得到，工業(yè)上也已大量生產。 再者，蠕蟲石墨分散染料制取容易，保存方便，即使暴漏在空氣中也不會變質，工業(yè)生產是可以將其制成漿狀物直接出售，方便運輸?，F(xiàn)在我們主要采取的是高溫下水浴吸附，蠕蟲石墨吸附完全后，可以對比發(fā)現(xiàn)水的顏色較為澄清，經簡單處理即可排放，而且石墨與水相染料分離后，水相可以繼續(xù)作為石墨吸附用水，最終水中的染料也可以回收再利用。 其次，對于染色過程來說，染色之后水相基本澄清，僅存在一個較低的互換平衡，由于原染料（履冰）基本不溶于水，所以平衡態(tài)下水中存在的染料極低，這樣的染色廢水，較為容易的處理，經簡單的處理后就即可直接排放，極大的降低傳統(tǒng)染色中廢水處理的成本。 最后，是染色效果，可以較為準確的測定與設定，而且只要石墨處理條件既定，三原色混合染色即可設定不同的梯度，而且誤差較小。 從以上的分析可知，蠕蟲石墨分散染料，減排效果將更優(yōu)于微膠囊分散染料，社會效益更優(yōu)，推廣前景更廣，經濟效益更大。
同類課題研究水平概述
- 1、傳統(tǒng)商品分散染料染色過程 商品分散染料是一種疏水性強、水溶性很小的非離子型染料，在常規(guī)染料生產和染色加工時必須添加多種助劑如分散劑，它們在染浴中形成膠束，使染料增溶并分散于膠束中形成穩(wěn)定的膠體，在染色條件下，染料由膠束向纖維轉移，實現(xiàn)染色。足量的分散劑也會在纖維表面吸附，或者小膠束靠近纖維后直接在纖維表面形成“半膠束”，導致纖維表面染料濃度甚高。這樣，與纖維接觸的不僅僅是單分子染料，還有許多締合染料，成為染色不勻的重要因素，需要專門的勻染劑幫助方可達到勻染效果。染色結束后，尚有一定量的染料吸附于纖維表面，成為浮色，需要還原清洗才能去除。 2、微膠囊分散染料無助劑免水洗清潔染色 東華大學開發(fā)的微膠囊化分散染料清潔染色技術是在無助劑增溶的條件下，基于微膠囊的隔離和緩釋作用，以及分散染料自身極小溶解度實施。由于染色過程基于非助劑增溶，故可推測當高溫時，水分子透過膠囊壁進入囊內與染料接觸，染料分子溶解進入水相，形成飽和溶液；染料溶解和擴散速度較快，很快達到平衡，此時染浴中只存在濃度極低，處于溶解狀態(tài)的單分子染料，為分散染料的飽和濃度，其在溶液中的化學位μ則處于最高狀態(tài)，在疏水纖維存在的條件下，染浴中單分子染料立即被纖維吸咐，并向纖維內部擴散，直至完全上染；此時染浴原有的平衡被打破，微膠囊內單分子染料繼續(xù)向外擴散，這樣“溶解——擴散——吸附——上染”不斷進行。 3、蠕蟲石墨分散染料無助劑清潔染色創(chuàng)新之處 本作品是在節(jié)能減排的思想趨勢和概念框架之下，根據微膠囊的染色機理，設計制備出具有減排功效的染色工藝和染料，并結合環(huán)保型制作方法和思想，對滌綸等織物進行染色，通過一些簡單的處理從而達到具有傳統(tǒng)染色所能達到的效果 與前兩者相比，石墨染色有比較大的優(yōu)勢，可膨脹石墨膨脹后的孔徑較大，有吸附脫附較容易的結構特征，因此可以用于染料的攜染劑。而且“蠕蟲”石墨狀態(tài)蓬松，片狀，即使大量聚集堵塞濾網，石墨不會相互粘著，可以減小水流，降低水壓等方式解決，從而達到解決微膠囊染色中的堵孔現(xiàn)狀。再者，石墨作為攜染劑，沒有污染，只要對染料完全脫吸附或簡單的處理，石墨即可直接排放大自然界中，減少了廢物的處理工序。另外，石墨價格比較便宜，“蠕蟲”石墨處理易得到，制造費用大為降低。
