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研究微膠囊技術應用于紡織染整研究進展
集萃印花網  2011-07-15 00:00:00
    【集萃網觀察】據報道,我國每年27億噸的工業污水只有 不到30%經過處理,而處理過的污水不到5o%達到國家排放標準。中國是全球環境問題尤其突出的地區之一。印染行業是污染大戶,主要是對水資源的污染。印染行業是紡織工業用水量較大的行業,水作為媒介參與整個染整加工過程。印染廢水水量大,色度高,成分復雜,廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿,纖 維雜質及無機鹽等,染料結構中硝基和胺基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素具有較大的生物毒性,嚴重污染環境。染 整加工是耗水量極大的生產過程。據統計,每染lOOkg織物,使用不同的染料耗水量大致如表1。

  

  一個年加工能力為6000~7000噸的中型印染廠,每年耗水量超過1Mt,這些水使用后全部成為工業污水。長期以來圍繞清潔生產這個課題,染色工作者進行了大量的探索和試驗,研究開發環保型染料、 助劑;開發非水系染色;采用溶劑染色法、氣相染色法、轉移印花(染色)法以及磁性吸附轉移染色法等效果均不是特別理想。比如,轉移印花技術的優點是工藝流 程短、設備簡單、無需水洗或者以水為介質,但是不足之處是轉移紙只能一次性使用,不僅成本高,還因轉移紙以及轉移紙上殘留染料仍會造成污染。又如超臨界二 氧化碳染色工藝有很多優點,但是技術條件苛刻,數百個大氣壓下運轉是機械制造和設備操作、維修上的難題,因而工業化應用進展遲緩。而微膠囊化染料染色是一 種以常規設備和水為介質,但不破壞水質的清潔生產工藝。

  1微膠囊及其技術應用

  微膠囊是 一種具有聚合物壁殼的微型容器、包裝物,是直徑為5~200um的微小膠囊,它能包封和保護其囊芯內的固體微粒或液體微滴。包封用的皮膜(壁殼)物質稱為 壁材,被包的囊芯物質稱為芯材。芯材可以是單一的,也可以是混合的;可以是固體、溶液、水分散液或油劑,也可以是氣體。

  微膠囊技術,是將某種物質用某些高分子化合物或無機化合物,采用機械或化學方法包覆起來,制成顆粒直徑1-500um,在常態下為穩定的固體顆粒,而該物 質原有的性質不受損失,在適當的條件下又可釋放出來的一種技術。從20世紀50年代美國的Green和Sehleicher對染料進行微膠囊化來制備無炭 復寫紙到70年代中期,微膠囊技術已經在醫藥、農業和化工方面得到了廣泛的應用。目前,國際上已把該項技術列為21世紀重點研究和開發的高新技術之一。

  微膠囊技術在紡織行業中的應用較晚。目前主要用于變相材料、新穎染料、特種助劑以及醫用紡織品等方面,開發了具有特殊美學功能和優點的發泡印花、發泡涂層 以及發泡植絨工藝,還有隔熱、隔音性能和醫療效用的新型紡織產品。在20世紀80年代國內曾開發出用于后整理(香料、防臭、殺菌)的微膠囊技術。

  中國印花網了解到20世紀70年代,日本matsui公司發表了分散染料最適合微膠囊化的觀點。據報道,日本hayashi化學公司已開發出微膠囊化染料,并應用于滌綸、 腈綸、聚酰胺和羊毛等纖維染色,獲得多色效應;日本林化學公司將反應性染料以水為溶劑進行微膠囊化,制得MCP—T型微膠囊染料,當膠囊中染料向纖維轉移 并固著后,呈現出微細的雪花顆粒狀色彩;歐美等國也有此類報道。國內對微膠囊染料的研究和開發正在迅速發展。上海交通大學化學化工學院研究以尿素和甲醛為 壁材,酸性紅GP為芯材的微膠囊染料制備技術;蘇州大學材料工程學院研究B-CD:對分散染料的包結性能,探討染料微膠囊包結技術;中南大學化學化工學院 試驗了耐曬黃G的微膠囊包覆技術;北京市紡織科學研究所采用相分離的復凝法對傳統的明膠一阿拉伯樹脂進行改進,制得分散染料微膠囊;上海東華大學采用原位 聚合法,以蜜胺樹脂預縮體及乙烯類單體作為微膠囊壁材的單體,以及采用界面聚合法,以雙或多異氰酸酯化合物作為壁材單體,以分散染料為芯材,制備了微膠囊 化分散染料,并應用于高溫高壓染色、熱熔染色和轉移印花,達到理想效果。

  2本課題組初步的工作

  由于瓜環與冠醚、環糊精結構相似,具有獨特的外部親水、內部疏水的分子結構,可以依靠端口的羰基氧原子可以與有機氨離子通過偶極力和氫鍵相互作用,所以它可以對大小合適的有機氨進行包結形成穩定的絡合物。而大多數染料分子中具有氨離子和亞氨離子,可能能夠與具有剛性結構的瓜環形成包結配合物,本文嘗試利用紫外吸收光譜分析方法考察了八元瓜環Q[8]與酸性金黃G相互作用的情況,為瓜環在在微膠囊染料及印染污水處理探索實驗依據。瓜環和客體的結構如下:

  

  我們采用摩爾比法即:固定染料客體濃度1.00×10-4 mol/L(酸性金黃G濃度)一定,改變瓜環Q[8]的濃度配制一系列不同物質的量之比的溶液。等摩爾比連續變化法(Job法):固定測試液中主客體即(Nq+.Nk)總濃度為4.80×10 -5 mol/L,逐漸改變主客體的物質的量比例,配制成(NQ/Nq+Nk=0.00、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、 0.70、0.80、0.90、1.00)系列待測溶液。中國印花網看到測定結果顯示:Q[8]與酸性金黃G形成多種模式包結配合物(見圖2)

  

  3結論與展望

  微膠囊技術是近20年來迅速發展的先進技術,它以自己獨特的優點廣泛地應用于許多領域。但在設計一種微膠囊時,必須考慮壁材的物理和化學性質、微膠囊的釋 放機理以及所有組分的最終結果,通過將系統中的有益性質優化,并盡量降低其缺陷,才能設計出切實可行的微膠囊產品。近幾年對各種各樣的壁材、填料及微膠囊 制備方法的研究,在許多課題取得可喜的成果,在化工、食品、醫藥等領域的應用將日益廣泛。

  來源:鄭利梅,劉潤澤,柳冰,陶朱

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