[發明專利]一種染色釜、芳綸纖維超臨界二氧化碳無水染色裝置及染色方法

有效

• 申請號: 201611039453.0
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106637753B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 鄭來久;鄭環達;高世會;閆俊;張娟;趙虹娟;熊小慶;吳勁松;李飛霞;韓益桐
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: D06B1/02
• 分類號: D06B1/02;D06B23/18;D06B23/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發明公開了一種染色釜、芳綸纖維超臨界二氧化碳無水染色裝置及染色方法，其中，染色釜內的染色單元包括頂部封蓋、二氧化碳流體出口管、霧化噴頭Ⅰ、霧化通道、多孔中心管、底部封蓋、霧化噴頭Ⅱ和二氧化碳流體入口管。共混器包括二氧化碳流體入口、載體/共溶劑入口、旋轉葉輪Ⅰ、共混網格Ⅰ、共混網格Ⅱ、蜂巢混合器、旋轉葉輪Ⅱ和二氧化碳流體出口管。發明的一種芳綸纖維超臨界二氧化碳無水染色裝置，可實現載體/共溶劑與染料助劑的均勻混合，從而增加染料助劑的溶解度，改善芳綸纖維的染色性能，最終實現其無水清潔化染色加工。

技術領域

本發明涉及一種紡織染整行業中利用超臨界二氧化碳流體進行芳綸纖維無水染色的裝置與方法。

背景技術

芳綸的全稱是芳香族聚酰胺纖維。1974年，美國貿易聯合會(Federal TradeCommission)將它們命名為“Aramid fibers”，其定義是:至少有85％的酰胺鏈(-CONH-)直接與兩苯環相連接。芳綸作為軍民兩用的高性能纖維新材料，有著優良的物理化學特性，特別是具有優異的耐高溫性、阻燃性、電絕緣性、耐化學性、耐輻射性和熱濕舒適性能，是航空航天、電子通訊、環保、化工和海洋開發等領域的重要基礎材料。

1956年美國Dupont公司開始展開芳綸纖維研究，1960年芳綸1313小試成功，稱之為HT-1，1963年投入中試，1967年正式開始工業化生產，商品名為Nomex，生產規模為450噸/年，1993年增加到25000萬噸/年。同時，也完成了芳綸1414纖維的生產，商品名為“Kevlar”。日本TeiJin公司經過十多年的研制于1970也成功開發了結構基本相同的芳綸1313纖維，商品名為Conex，擁有28450噸/年的產能。我國于1972年開始了芳綸的研制，中科院、清華大學等科研院所先后開展了芳綸纖維生產研究。其中，2000年，煙臺泰和新材料股份有限公司從哈薩克斯坦引進相關技術、軟件開始探索芳綸1313纖維生產；2003年3月建設了500噸/年具有自主知識產權的芳綸1313中試生產線；并于2004年5月正式投產，商品名為“紐士達”，截至目前生產能力已達7000噸/年，現已成為我國芳綸纖維生產的龍頭企業，并在世界間位芳綸供應商中位列第二位。

近年來，芳綸1313的生產工藝已愈發趨于成熟，產量持續增長，其應用范圍也不斷擴大，如高溫過濾材料、電器絕緣材料、蜂巢結構材料和防火材料等。同時，芳綸1313產品也被逐漸用于服用領域，如航天服、消防服、賽車服、油田工作服等高性能紡織品，使得其染色需求逐漸增加。然而，芳綸1313具有極高的玻璃化溫度(>250℃)而極難在水介質中實現染色，并且由于染色芳綸1313纖維在光照條件下易產生嚴重的變色情況，導致芳綸染色產品耐光牢度較差，上述問題極大的限制了芳綸1313纖維在紡織服裝領域的應用。

發明內容

本發明針對上述問題，提供了一種芳綸纖維超臨界二氧化碳無水染色裝置與方法，以解決芳綸纖維的染色難題，實現其清潔化染色生產。

本發明提供一種染色釜，染色釜內的染色單元為圓筒形，由上到下依次包括頂部封蓋、霧化通道、底部封蓋，所述霧化通道為多孔板，與頂部封蓋形成柱狀空間，所述霧化通道與底部封蓋中心處連接多孔中心管；二氧化碳流體入口管穿過底部封蓋進入多孔中心管，二氧化碳流體入口管在接近底部封蓋處設有霧化噴頭Ⅱ；所述頂部封蓋上設有二氧化碳流體出口管，所述二氧化碳流體入口管在接近頂部封蓋處設有霧化噴頭Ⅰ；所述二氧化碳流體入口管上連接整理劑入口管；所述整理劑入口管內設有霧化噴頭。可實現染色過程中超臨界二氧化碳、染料和載體/共溶劑三相混合體的內染、外染雙向流入，從而改善芳綸纖維的染色性能。其中，霧化噴頭Ⅰ為發散型，霧化噴頭Ⅱ為垂直型。

本發明有提供一種芳綸纖維超臨界二氧化碳無水染色裝置，包括：二氧化碳匯氣排、二氧化碳加熱器、冷凝器、二氧化碳儲罐、預冷器、二氧化碳加壓泵、載體/共溶劑泵、載體/共溶劑罐、二氧化碳換熱器、導熱油系統、補充導熱油系統、染料釜、權利要求1所述染色釜、磁力循環泵、分離器、乙二醇高位槽、涼水塔、冷水槽、水泵、壓縮機和乙二醇泵。