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超临界CO2染色与传统水浴染色相比,无废水排放、节约能耗、上染速率快,是一种新型的绿色染色技术,近年来引起了广泛的关注。而染料在超临界CO2中的溶解度是该工艺重要的基础数据,为染料的选择、工艺的优化提供理论基础。
采用循环流动法在343.2-403.2K,12-28MPa范围内,测定分散红343、分散蓝366和分散橙29三种典型分散染料在超临界CO2中的溶解度。实验结果表明,染料的溶解度均随压力和温度的升高而增大,分散蓝366和分散橙29的转变压力预计在12MPa左右,而分散红343在实验范围内未出现明显的转变压力(转变压力前后溶解度随温度变化的规律相反);染料分子的极性也是影响溶解度的重要因素。
在同样的实验范围内测定了分散红343和分散蓝366混合染料的溶解度。在三元体系中(分散红343+分散蓝366+CO2),两种染料的溶解存在“共溶剂效应”和竞争关系,与二元体系相比(分散红343+CO2,分散蓝366+CO2),分散红343的溶解度降低,而分散蓝366的溶解度升高。
分散染料在超临界CO2中溶解度的实验数据用Chrastil和MT两类经典经验模型及其改进模型进行关联,均取得较好的关联结果。其中,改进模型关联精度均比原有模型高,但总体来说,Chrastil类模型关联精度优于MT类模型。同时也选用了压缩气体模型结合PR方程及Vander waals混合规则对染料溶解度进行计算,受染料物性参数估算的影响,压缩气体模型关联精度低于经验模型。
结合涤纶的超临界染色数据,计算染料在超临界CO2和织物问的分配系数,结果显示:分散蓝366对涤纶织物的亲和力好于分散红343,但其在三元体系中的对涤纶亲和力不如在二元体系中,而分散红343的亲和力则改变不大。考虑分配系数及操作成本,建议超临界CO2染色在温度较高的条件下,压力20MPa左右进行较为合理。