基本信息
- 项目名称：
- 蠕虫石墨分散染料的制备方法与应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品以纺织品染色的生态化加工和节能减排为目的，设想采用现已大规模工业使用的蠕虫石墨代替合成树脂微胶囊支架，探索新型石墨分散染料制备与应用的途径与方法，制备出更为生态型的分散染料剂型，进一步推动生态化分散染料及其染色工艺的技术提升。
- 详细介绍：
- 本作品是在节能减排的思想趋势和概念框架之下，根据微胶囊的染色机理，设计制备出具有减排功效的染色工艺和染料，并结合环保型制作方法和思想，对涤纶等织物进行染色，通过一些简单的处理从而达到具有传统染色所能达到的效果 传统染色污染严重，染料浪费较为严重，而对于新兴技术微胶囊应用于染整当中，虽然从一定程度上改进了这方面的问题，但由于许多工艺还不够成熟，且生产成本较高等原因，还无法应用于工业生产当中。而且在微胶囊的中式阶段发现，利用现有的微胶囊染色工艺，高温下由于微胶囊的黏着性比较大，聚集于滤网出，会出现堵塞滤网的状况，导致滤网的废弃，对废水的进一步处理以及回用染色和后整理工序造成不便。 与前两者相比，石墨染色有比较大的优势，可膨胀石墨膨胀后的孔径较大，有吸附脱附较容易的结构特征，因此可以用于染料的携染剂。而且“蠕虫”石墨状态蓬松，片状，即使大量聚集堵塞滤网，石墨不会相互粘着，可以减小水流，降低水压等方式解决，从而达到解决微胶囊染色中的堵孔现状。再者，石墨作为携染剂，没有污染，只要对染料完全脱吸附或简单的处理，石墨即可直接排放大自然界中，减少了废物的处理工序。另外，石墨价格比较便宜，“蠕虫”石墨处理易得到，制造费用大为降低。 迄今为止，将石墨用于疏水纤维的清洁染色未在国内外见相同或类似报导。此项技术是一套全新的染色技术，将蠕虫石墨技术用于分散染料高温高压染色也是首创，是完全拥有自主知识产权的新技术，在实践上都有创新性。它顺应《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和《纺织工业污染防治规划》的要求，从源头上消除废水与污染物的产生。是环境友好和资源节约综合利用的新技术。
作品图片
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
- 当今的印染行业仍主要以传统的染色工艺进行染色，因而能耗大且污染严重。微胶囊分散染料染色工艺以其明显的减排特点开拓了染色技术的新方法，但由于其生产成本及工艺实施中上存在的一些原因，也还未能得以工业化普及。由于当今节能减排、环保型社会的迫切需要，因此探索和解决这些问题，以利于工艺技术进步显得越来越重要。 以纺织品染色的生态化加工和节能减排为目的，在分散染料微胶囊染色原理和方法的基础上，针对目前微胶囊染料成本较高、容易堵塞过滤器及尚存在合成树脂支架固体废弃物等问题，设想采用现已大规模工业使用的蠕虫石墨代替合成树脂微胶囊支架，探索新型石墨分散染料制备与应用的途径与方法，制备出更为生态型的分散染料剂型，进一步推动生态化分散染料及其染色工艺的技术提升。 原理：蠕虫石墨是一种具有很大比表面积的疏水性多孔材料，利用其对低极性物质的较强吸附能力，通过吸附解吸附等过程将染料逐步从石墨支架的颗粒中释放上染织物。方法：以蠕虫石墨为载体的染料复合体制备采用水或其它溶剂为介质，通过热处理使原染料吸附进入石墨的微隙；使用实验室染色小样机探索所制备的石墨染料对涤纶进行染色的基本情况。 蠕虫石墨在工业上的应用已经较为普遍，但作为染料携带载体用于分散染料制备及染色尚无报道，本课题所做的试验应该属于首次尝试。 技术的关键在于蠕虫石墨的前处理、染料的制备以及对涤纶织物的染色工艺。 主要技术指标1、染料上染百分率的测定以及染色深度；2、石墨的膨胀度；3、染色用水色度污染
科学性、先进性
- 对于涤纶织物来说，利用传统的染色工艺对其进行染色，至今仍为最主要的染色方法。但传统的方法，节能、减排方面都早已不符合当今时代环境保护的要求，因此在保证其对涤纶织物进行正常染色的工艺中，研法具有同样染色功效的蠕虫石墨分散染料，是非常有必要的。 目前国内普遍使用的还是传统的染色工艺，而最新的具有节能环保的微胶囊分散染料由于其生产成本等种种原因的限制，使得其目前无法在此领域得到广泛普及利用。相比而言蠕虫石墨由于其为天然的产品且价格低廉，可降低其生产成本。并且可回收利用其吸附特性处理污染物，这是其很大的一个特点。 与前两者相比，石墨染色有比较大的优势，可膨胀石墨膨胀后的孔径较大，有吸附脱附较容易的结构特征，因此可以用于分散染料的携染剂。而且“蠕虫”石墨状态蓬松，易于过滤，从而达到解决微胶囊染色中的堵孔现状。再者，石墨作为携染剂，没有污染，只要对染料完全脱吸附，石墨即可直接排放大自然界中，减少了废物的处理工序。另外，石墨价格比较便宜，“蠕虫”石墨处理易得到，制造费用大为降低。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 拟专利转让
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
- 首先，蠕虫石墨原料易于得到。市场销售的石墨实验室条件下只需在器皿中高温加热即可得到，工业上也已大量生产。 再者，蠕虫石墨分散染料制取容易，保存方便，即使暴漏在空气中也不会变质，工业生产是可以将其制成浆状物直接出售，方便运输。现在我们主要采取的是高温下水浴吸附，蠕虫石墨吸附完全后，可以对比发现水的颜色较为澄清，经简单处理即可排放，而且石墨与水相染料分离后，水相可以继续作为石墨吸附用水，最终水中的染料也可以回收再利用。 其次，对于染色过程来说，染色之后水相基本澄清，仅存在一个较低的互换平衡，由于原染料（履冰）基本不溶于水，所以平衡态下水中存在的染料极低，这样的染色废水，较为容易的处理，经简单的处理后就即可直接排放，极大的降低传统染色中废水处理的成本。 最后，是染色效果，可以较为准确的测定与设定，而且只要石墨处理条件既定，三原色混合染色即可设定不同的梯度，而且误差较小。 从以上的分析可知，蠕虫石墨分散染料，减排效果将更优于微胶囊分散染料，社会效益更优，推广前景更广，经济效益更大。
同类课题研究水平概述
- 1、传统商品分散染料染色过程 商品分散染料是一种疏水性强、水溶性很小的非离子型染料，在常规染料生产和染色加工时必须添加多种助剂如分散剂，它们在染浴中形成胶束，使染料增溶并分散于胶束中形成稳定的胶体，在染色条件下，染料由胶束向纤维转移，实现染色。足量的分散剂也会在纤维表面吸附，或者小胶束靠近纤维后直接在纤维表面形成“半胶束”，导致纤维表面染料浓度甚高。这样，与纤维接触的不仅仅是单分子染料，还有许多缔合染料，成为染色不匀的重要因素，需要专门的匀染剂帮助方可达到匀染效果。染色结束后，尚有一定量的染料吸附于纤维表面，成为浮色，需要还原清洗才能去除。 2、微胶囊分散染料无助剂免水洗清洁染色 东华大学开发的微胶囊化分散染料清洁染色技术是在无助剂增溶的条件下，基于微胶囊的隔离和缓释作用，以及分散染料自身极小溶解度实施。由于染色过程基于非助剂增溶，故可推测当高温时，水分子透过胶囊壁进入囊内与染料接触，染料分子溶解进入水相，形成饱和溶液；染料溶解和扩散速度较快，很快达到平衡，此时染浴中只存在浓度极低，处于溶解状态的单分子染料，为分散染料的饱和浓度，其在溶液中的化学位μ则处于最高状态，在疏水纤维存在的条件下，染浴中单分子染料立即被纤维吸咐，并向纤维内部扩散，直至完全上染；此时染浴原有的平衡被打破，微胶囊内单分子染料继续向外扩散，这样“溶解——扩散——吸附——上染”不断进行。 3、蠕虫石墨分散染料无助剂清洁染色创新之处 本作品是在节能减排的思想趋势和概念框架之下，根据微胶囊的染色机理，设计制备出具有减排功效的染色工艺和染料，并结合环保型制作方法和思想，对涤纶等织物进行染色，通过一些简单的处理从而达到具有传统染色所能达到的效果 与前两者相比，石墨染色有比较大的优势，可膨胀石墨膨胀后的孔径较大，有吸附脱附较容易的结构特征，因此可以用于染料的携染剂。而且“蠕虫”石墨状态蓬松，片状，即使大量聚集堵塞滤网，石墨不会相互粘着，可以减小水流，降低水压等方式解决，从而达到解决微胶囊染色中的堵孔现状。再者，石墨作为携染剂，没有污染，只要对染料完全脱吸附或简单的处理，石墨即可直接排放大自然界中，减少了废物的处理工序。另外，石墨价格比较便宜，“蠕虫”石墨处理易得到，制造费用大为降低。
