自20世纪70年代以来,国外已投入了大量人力和物力开发环保型染料、助剂与节能、少水或无水的新技术、新设备。少水或无水染色作为一个重要领域,一直是传统染色改造的方向[1]。传统的染色技术都是在种种助剂的共同作用下完成的,首先染色时助剂用量巨大,染色后又全部进入水体,成为染色工业第一大污染源,造成严重的水体COD、BOD负荷。同时助剂的增溶作用增加了染料在染色废水中的滞留量,进一步加剧了水体的污染,特别是色度污染。其次,为保证染色品的色牢度达到要求,充分的水洗工艺必不可少,需用大量的净洗剂等一系列水洗助剂,耗水量和水洗工艺的繁复程度远远超过染色工序,是染色工业的又一大污染源[2]。对此,研究染色的科研工作者围绕节水问题已做了不少有益的尝试,如微胶囊染色技术、小浴比染色、非水溶剂染色、超临界二氧化碳染色等。
微胶囊染色技术利用了微胶囊的缓释和隔离作用,完全取代通常染色工艺中使用的分散剂、匀染剂等一切助剂,染色结束后纤维表面浮色极少,染浴排液经简单过滤即可用于一般织物的前处理;染色织物不经水洗即可达到良好的色牢度,从而能够实现真正意义上的废水零排放,其节能、节水和环保意义重大[2]。
1 微胶囊化染料的特性
微胶囊化染料或称染料微胶囊是利用微胶囊技术将染料包裹起来,使得芯材与外界环境隔开,免受外界的温度、气体、紫外线等因素影响,在一定条件下囊壁破裂或缓释而达到染色的目的。微胶囊染色技术由于不使用助剂,因而助剂的增溶作用不存在,染浴中染料很少,纤维表面也仅存在不多于单分子吸附层的染料分子。
染料微胶囊的释放机制大致有如下几种:
(1)膜释放 膜释放受下列因素控制:微胶囊壁两侧的浓度差,壁厚,活性成分透过壁的渗透率及活性成分对周围环境的扩散系统。
(2)外部施压 这一释放机制是施加外力使壁破裂从而释放出活性物。
(3)撕裂或剥开 这种方法一般是将胶囊置于两层纸或薄膜之间的黏合剂层中,将纸或薄膜撕开时,微胶囊破裂,芯材释放。
(4)溶剂溶胀 由周围的溶剂控制芯材释放。溶剂一般是水,水溶液浸透微胶囊使微胶囊溶胀,从而加速活性物的释放。
染料微胶囊颗粒大小和均匀程度受不同种类染料和染料中所含助剂成分影响很大。微胶囊制备方法在理论上大致分为化学法、物理化学法和物理法三类[3-4]。
化学法包括界面聚合法,界面定位聚合法和有限凝聚聚合法等;物理化学法包括水相分离法、油相分离法和锐孔凝固浴法等;物理方法是借助专门的设备通过机械方式将芯材与壁材混合均匀,细化造粒,然后使壁材凝聚固化在芯材表面而制备成微胶囊。组成染料微胶囊的芯材和壁材的主要原料如下: