基本信息
- 项目名称：
- 丝织物原位纳米生态染色与功能整理
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目提出了真丝原位纳米生态染色及功能整理的构想，通过先进的相转移技术和微晶控制技术获得高分散微晶纳米分散体系，然后在一定预处理的丝绸表面原位合成有色纳米材料，从而赋予真丝牢固的颜色而且多项的功能如抗菌、防紫外、阻燃等，而且整个工艺过程无污水废水排放，属于环境友好型加工技术。
- 详细介绍：
- 在当前限用和禁用纺织化学品已达25类2000多个品种以及印染废水排放标准日益苛刻的严峻形式下，传统的真丝染色和功能整理技术在能源、水资源尤其是生态方面已经不能满足我国十一五 “节能、减排、降耗”的需求，而且真丝染色牢度差以及功能单一也限制了真丝推广使用的情况下，本课题创新性地提出丝织物原位纳米生态染色及功能整理的构想，使整个工艺过程无污水废水排放,在经过一定预处理的真丝表面进行原位合成有色纳米材料，赋予真丝牢固的颜色和抗菌、防紫外、阻燃等多项功能，属环境友好型印染加工技术，社会经济效益明显。 通过相转移技术与微晶控制技术制备出无机微晶水性分散体，以丝绸为基材，然后经过浸-轧-烘后整理，工艺快速、高效，工序简单。产品生产过程无污水废水排放，同时赋予丝绸牢固的颜色以及优良的抗紫外、抗菌和阻燃等附加功能。采用SEM观察了处理前后丝绸表面的微观结构，通过测色配色仪测试了丝绸的色度参数和色牢度，采用UPF测试仪、防火性能测试仪以及抗菌测试仪对染色后丝绸的功能进行了测试，部分测试结果通过权威测试检测机构认定。研究结果表明：无机微晶水性分散体中纳米微晶具有非常好的分散稳定性，长期放置无分层现象，处理后的丝绸表面呈现均匀而细小的纳米粒子, 粒度大小为10nm左右。随着无机微晶水性分散体浓度的增加颜色深度增加，水洗和摩擦牢度最高可达到4级以上，日晒牢度可达到6级以上，染色后的丝绸即使在低浓度下也表现出优良的紫外防护性、抗菌性以及阻燃性。相比传统丝绸染色及纳米功能整理工艺更具市场竞争力。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明目的：针对当前印染行业每年排放大量污水废水，造成严重的生态环境污染，且真丝色牢度低、产品功能单一的现状，本课题创新性地解决了这类问题，工艺过程中无污水废水排放，同时赋予真丝牢固的颜色和抗菌、防紫外、阻燃等多种功能。 创新点：生产过程中无污水废水排放，原料使用和加工过程中均不使用禁用和限用化学品，染得高色牢度的同时赋予真丝抗菌、阻燃、抗紫外等多种功能。查新报告显示本技术国内未见报道，属国内领先技术。产品综合性能尤其是色牢度方面优异，居于国内领先地位，主要性能指标达到或超过国内同类产品。 技术关键：无机纳米粒子在真丝表面原位合成。 主要技术指标：形成2-3个色相；无机微晶水分散体系制备以及染整加工过程中均为零污水废水排放，无禁用化学品的使用，属于清洁生产工艺；真丝复合面料符合环保要求,pH值为中性, 甲醛含量小于25ppm；功能真丝织物水洗色牢度和摩擦色牢度为4-5级，耐日晒色牢度为6级以上， UPF指数为40以上，抗菌率达99%以上，达到GB5455-85 B1级阻燃标准，且对织物的手感、透气性无明显影响，同时具有耐久性。
科学性、先进性
- 本项目将先进的纳米技术应用在传统的丝绸染整领域，赋予丝绸染整新的理念，开发出丝绸染色和多功能整理一体化加工工艺，制得的产品以及加工技术同国内外同类产品相比亮点在于无污水废水排放，高的色牢度，又具有抗菌、阻燃、抗紫外等特点，而且对强力有较大提高，对丝绸的手感无明显影响，从而极大提高了丝绸的综合性能，增加了传统丝绸的科技含量，拓展了丝绸的应用领域，因此技术的产业化具有广阔的应用前景和经济效益，可显著提高我国丝绸的国际竞争力。查新报告表明：国内外未见本产品制备工艺的报道。经国家纺织制品质量监督检验中心、苏州出入境检验检疫局、苏州疾控中心等权威检验检测机构测定结果表明：本产品综合性能优异，主要性能指标达到或超过国际同类产品的先进水平。本产品现已申报国家发明专利(专利申请号：200910025491.4)。
获奖情况及鉴定结果
- 1.无机微晶水性分散体nano-super（R）对真丝的染色和功能整理，已被《印染助剂》杂志录用，并于2009年1月刊登。（附件三） 2.国家纺织制品质量监督检验中心检测：纳米染色真丝对UV-A阻碍率达到94.7%，对UV-B阻碍率达到99.7%,可耐50次水洗。（附件四） 3.苏州出入境检验检疫局产品性能检测报告，证明本产品甲醛释放量仅为0.024mg/g，符合国家纺织品标准0.070 mg/g，pH值为7.2，日晒牢度6级以上，达到1级Z阻燃标准。（附件五-八） 4.苏州市疾控中心站产品性能检测报告，证明本产品对金黄葡萄球菌以及大肠杆菌均具有优异的杀菌和抑菌效果，杀菌和抑菌率在99.0%以上，对真菌也有明显的抑制作用。（附件九） 5.江苏沙印集团、鑫缘茧丝绸集团股份有限公司对本产品进行试用，评价较高。海安蚕宝茧丝绸科技有限公司与本项目组签订合作开发协议。
作品所处阶段
- 完成小试，产品中试正在协商中
技术转让方式
- 可一次性技术转让或有条件技术转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示、图片、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本技术生产过程中无污水废水排放，可以有效降低企业印染治污成本；同时染色与功能整理一体化，减少工艺流程，工艺更加简便，成本更低。本技术现用于真丝染色与整理，未来还将推广至其它纺织品印染领域。 1998年以来，印染助剂行业的生产和销售均保持了快速和健康的增长。2004年，世界印染助剂行业总产值已超过170亿美元。本技术节能环保、无污水废水排放，符合国家十一五“节能、减排、降耗”的政策，属环境友好型加工技术，同时产品色牢度高且集多功能于一体，有效降低企业生产成本，增强企业市场竞争力，本技术推广使用后必将产生良好的社会和经济效益。
同类课题研究水平概述
- 当前丝绸染色和功能后整理中所使用的部分染料和整理剂属于禁用或限用品种，染色中废水排放导致污染严重，而且丝绸染色牢度尤其是耐水洗牢度以及光牢度差也是一个公认的问题，极其影响丝绸的推广应用，探求环保型高品质的真丝染色工艺成为市场的需求。 染色方面，为提高牢度，近几年兴起真丝绸活性染料染色，将蚕丝的反应性羟基和活性染料共价键结合，但不易染成深浓色泽，染色时需加入大量中性盐促染，易造成“灰伤”，更严重的是废液极难处理，直接改变江湖水质，破坏水的生态环境。而超细涂料染色新工艺，能提高丝织物染色鲜艳度，减轻印染废水排放量，有利于环保，但因分子量大，不溶于水，对纤维缺乏直接性，不能以单分子形式渗透到纤维素纤维的内部，更谈不上能以微细粒子进入到纤维中去。即使是经过改性预处理，使之以架桥方式对涂料粒子进行吸附使具有一定牢度，但本质决定这种吸附仅发生在纤维表面，故环染现象是一个不可改变的基本特征。天然染料染色曾经是绿色纺织品的代名词，主要用动物和植物染料，但也存在许多问题：上染率低，色牢度差，需金属媒染剂（许多被列入生态纺织品禁用名单）。另外天然染料在动植物中含量少，需大量砍伐植物或猎取动物，造成生态环境的破坏。 功能后整理是提高真丝档次和附加值的有效途径。长期以来研究主要集中在有机高分子材料，其整理剂应用方便，且储存较稳定，但耐洗性和热稳定性差、容易黄变也是开发领域长期存在的问题。在纺织品生态整理方面，无机功能整理剂的高效性、安全性、生态友好性使之成为目前禁用纺织品功能整理剂理想的替代品，为纺织品生态整理提供了新途径。无机纳米功能整理剂在制备和应用中的技术难点：①比表面大，容易团聚，存在制备、储存、应用中的团聚问题；②与纺织品无结合基团，主要依靠黏合剂成膜作用而固着，导致手感和甲醛的问题；③非水溶性物质，应用前需有效分散，否则无法发挥纳米功能；④多为银系列，除了成本高外，还对织物颜色有影响，此外对真菌抗菌效果不是很好；⑤后整理用整理剂只存在于纤维表面层中，一旦脱落便不能补充,往往不耐洗涤，功效耐久性不理想，且可能会由于初期溶出量大而存在使用安全性问题。 本产品采用纳米材料原位合成技术与传统的丝绸染整技术相结合，过程中无污水废水排放，在使丝绸获得坚牢颜色的同时赋予抗菌、防紫外、阻燃等多种功能，且不影响丝绸的手感强力，加工过程中不使用禁用或限用化学药品，属于生态友好型加工工艺。
