天然纖維及其制品的超臨界混合流體閃爆處理方法.pdf

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1、(19)中華人民共和國國家知識產權局 (12)發明專利申請 (10)申請公布號 (43)申請公布日 (21)申請號 202010458106.1 (22)申請日 2020.05.27 (71)申請人 山東出彩無水纖染高科有限公司 地址 274300 山東省菏澤市單縣園藝街道 舜師路東外環路東 申請人 蘇州大學山東高棉集團有限公司 (72)發明人 龍家杰蔡沖施楣梧高潮 (74)專利代理機構 青島致嘉知識產權代理事務 所(普通合伙) 37236 代理人 祁麟 (51)Int.Cl. D06B 9/04(2006.01) D06B 9/02(2006.01) D06B 9/06(2006.01) D。

2、06B 1/00(2006.01) (54)發明名稱 天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體 閃爆處理方法 (57)摘要 天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體 閃爆處理方法， 包含有以下步驟： 將天然纖維或 天然纖維制品按照預定形式裝填在閃爆處理單 元內， 將閃爆處理單元轉入閃爆處理裝置內； 將 閃爆處理裝置連接非CO2介質裝置， 向閃爆處理 裝置內部通入非CO2介質； 將閃爆處理裝置連接 CO2介質裝置， 向閃爆處理裝置內部充入CO2介 質， 同時進行加熱升溫； 當混合流體的改性處理 溫度和改性處理壓力達到預設值后， 按照流體循 環、 流體靜止的處理順序依次處理； 將閃爆處理 裝置在閃爆時間內。

3、快速泄壓或瞬間泄壓， 并使閃 爆處理裝置內壓力降低至大氣壓， 實現對處理樣 品的閃爆處理。 本方法可實現對天然纖維或其制 品的改性處理， 提高在超臨界CO2流體的染色性 能。 權利要求書2頁 說明書11頁 附圖1頁 CN 112111887 A 2020.12.22 CN 112111887 A 1.天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其特征在于： 包含有以下 步驟： 將天然纖維或天然纖維制品按照預定形式裝填在閃爆處理單元內， 將閃爆處理單元轉 入閃爆處理裝置內； 將閃爆處理裝置連接非CO2介質裝置， 在標準大氣壓下， 向閃爆處理裝置內部通入非CO2 介質， 結束后斷開與非CO。

4、2介質裝置的連接； 將閃爆處理裝置連接CO2介質裝置， 向閃爆處理裝置內部充入CO2介質， 同時進行加熱升 溫； 當閃爆處理裝置內部的混合流體的改性處理溫度和改性處理壓力達到預設值后， 按照 流體循環、 流體靜止的處理順序依次處理預定的改性處理時間， 使流體均勻、 充分進入并分 布于纖維內相； 控制分離回收單元的壓力和/或溫度， 進行不同溫差和/或不同壓差的閃爆處理； 將閃爆處理裝置在閃爆時間內快速泄壓或瞬間泄壓， 對天然纖維或天然纖維制品進行 閃爆處理； 開啟分離回收單元的氣體回收泵， 對不同的介質進行分離回收， 并使閃爆系統內壓力 降低至大氣壓， 取出處理樣品， 完成對干態天然纖維或天然纖。

5、維制品的閃爆處理。 2.根據權利要求1所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 所述的天然纖維為棉、 麻、 真絲、 羊毛中的一種或幾種。 3.根據權利要求2所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 所述的天然纖維制品為纖維、 紗線、 織物中的一種或幾種。 4.根據權利要求3所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 當樣品為纖維時， 利用機械外力作用對蓬松的纖維進行整齊、 均勻的逐層擠壓加工， 使 其能按照一定緊密度進行平整裝填在閃爆處理單元內； 當樣品為紗線時， 利用機械外力對紗線進行加工， 使其整。

6、齊、 均勻的以一定間隔的卷繞 加工， 使其能夠均勻、 平整的卷繞在閃爆處理單元內； 當樣品為織物時， 利用機械外力對平整的織物進行整齊、 均勻卷繞加工， 使其能夠均 勻、 平整的卷繞在閃爆處理單元內。 5.根據權利要求4所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 所述閃爆處理單元采用外覆非導致制熱性表面材料制作而成， 所述閃爆處理單元四周 及中心空管上分布有若干鏤空小孔。 6.根據權利要求5所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 所述的閃爆處理單元采用聚四氟乙烯材料制作而成。 7.根據權利要求6所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混。

7、合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 所述非CO2介質為飽和水蒸汽、 過熱水蒸汽、 甲醇、 乙醇、 丙酮、 酸、 堿中的一種或 多種。 權利要求書 1/2 頁 2 CN 112111887 A 2 8.根據權利要求7所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 所述改性處理壓力為0-30 MPa。 9.根據權利要求8所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 所述改性處理溫度為90-180 。 10.根據權利要求9所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其 特征在于： 所述改性處理時間為0-60 min。 11.根據權。

8、利要求10所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其特征在于： 所述流體循環與靜止狀態的時間比為1:5-10:1。 12.根據權利要求11所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其特征在于： 所述閃爆時間為0-40 s。 13.根據權利要求1-12中任一項所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆 處理方法， 其特征在于： 根據所需要進行的閃爆次數， 對天然纖維或天然纖維制品進行多次 重復操作。 14.根據權利要求13所述的天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其特征在于： 所述的分離回收單元的溫度為0-180， 壓力為028 MPa。 權。

9、利要求書 2/2 頁 3 CN 112111887 A 3 天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法 技術領域 0001 本發明涉及紡織染整加工技術領域技術領域， 更具體地說， 特別涉及天然纖維及 其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法。 背景技術 0002 目前， 我國經濟社會發展與資源環境約束的矛盾日益突出， 環境保護面臨嚴峻的 挑戰。 越來越多的傳統印染行業， 因為其大量的排放和污染， 印染后的廢水不易處理， 面臨 著被競爭淘汰、 被市場拋棄的危機。 所以， 尋找一種綠色、 安全、 環境友好型的染色方法迫在 眉睫。 0003 二氧化碳在自然狀態下是一種無色、 無臭、 易制得的惰性。

10、氣體， 其分子為直線型， 兩個氧原子對稱分布在碳原子兩邊， 屬于極性分子。 且因為其臨界溫度和臨界壓力較為溫 和， 為31.1和7.38MPa， 成為了超臨界流體染色中最為廣泛的染色介質； 超臨界CO2流體染 色技術使用CO2流體作為染色介質， 可完全的代替水， 并且工藝短、 操作方便不產生工業上 的廢水污染， 徹底的解決了因紡織品加工所帶來的環境污染所造成的問題。 0004 到目前為止， 超臨界CO2流體染色技術在合成纖維如聚酯、 聚酰胺使用分散染料已 經到達了商業化的生產需求。 然而， 由于傳統用于染色天然纖維都含有羥基、 氨基基團， 極 性較大， 所以染色過程中一般都使用直接染料、 活性。

11、染料、 酸性染料等極性大的染料進行染 色。 但由于超臨界CO2是非極性的， 對這些極性染料的溶解度較低或不溶解， 所以染色時， 超 臨界CO2流體攜帶的染料量低， 染色后色深值極低， 沒有商用價值。 并且溶解于超臨界CO2流 體的分散染料由于分子量小， 分子結構簡單， 缺少活性官能團， 使分散染料對天然纖維的親 和力較小， 從而也無法真正實現對天然纖維的染色。 所以， 天然纖維染色一直是超臨界CO2 流體染色中的一大難點。 發明內容 0005 本發明提供了天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 有效實現 對天然纖維或其制品的改性處理， 提高其在超臨界CO2流體的染色性能， 解決了傳。

12、統水浴染 色中高能耗、 高污染、 高排放， 染料難回收、 難處理等問題。 0006 根據本發明的一個方面， 提供了天然纖維及其制品的一種超臨界混合流體閃爆處 理方法， 包含有以下步驟： 將天然纖維或天然纖維制品按照預定形式裝填在閃爆處理單元內， 將閃爆處理單元轉 入閃爆處理裝置內； 將閃爆處理裝置連接非CO2介質裝置， 在標準大氣壓下， 向閃爆處理裝置內部通入非 CO2介質， 結束后斷開與非CO2介質裝置的連接； 將閃爆處理裝置連接CO2介質裝置， 向閃爆處理裝置內部充入CO2介質， 同時進行加熱 升溫； 當閃爆處理裝置內部的混合流體的改性處理溫度和改性處理壓力達到預設值后， 按 照流體循環、。

13、 流體靜止的處理順序依次處理預定的改性處理時間， 使流體均勻、 充分進入并 說明書 1/11 頁 4 CN 112111887 A 4 分布于纖維內相； 控制分離回收單元的壓力和/或溫度， 進行不同溫差和/或不同壓差的閃爆處理； 將閃爆處理裝置在閃爆時間內快速泄壓或瞬間泄壓， 對天然纖維或天然纖維制品進行 閃爆處理； 開啟分離回收單元的氣體回收泵， 對不同的介質進行分離回收， 并使閃爆系統內壓力 降低至大氣壓， 然后取出處理樣品， 完成對干態天然纖維或天然纖維制品的閃爆處理。 0007 進一步的， 所述的天然纖維為棉、 麻、 真絲、 羊毛中的一種或幾種， 但不限于。 0008 進一步的， 所述。

14、的天然纖維制品為纖維、 紗線、 織物中的一種或幾種， 但不限于。 0009 進一步的， 當樣品為纖維時， 利用機械外力作用對蓬松的纖維進行整齊、 均勻的逐 層擠壓加工， 使其能按照一定緊密度進行平整裝填在閃爆處理單元內； 當樣品為紗線時， 利用機械外力對紗線進行加工， 使其整齊、 均勻的以一定間隔的卷繞 加工， 使其能夠均勻、 平整的卷繞在閃爆處理單元內； 當樣品為織物時， 利用機械外力對平整的織物進行整齊、 均勻卷繞加工， 使其能夠均 勻、 平整的卷繞在閃爆處理單元內。 0010 進一步的， 所述閃爆處理單元采用外覆非導致制熱性表面材料制作而成， 所述閃 爆處理單元四周及中心空管上分布有若干。

15、鏤空小孔。 0011 進一步的， 所述的閃爆處理單元采用聚四氟乙烯材料制作而成。 0012 進一步的， 所述非CO2介質為飽和水蒸汽、 過熱水蒸汽、 甲醇、 乙醇、 丙酮、 酸、 堿中 的一種或多種。 0013 進一步的， 所述改性處理壓力為0-30MPa。 0014 進一步的， 所述改性處理溫度為90-180。 0015 進一步的， 所述改性處理時間為0-60min。 0016 進一步的， 所述流體循環與靜止狀態的時間比為1:5-10:1。 0017 進一步的， 所述閃爆時間為0-40s。 0018 進一步的， 根據所需要進行的閃爆次數， 對天然纖維或天然纖維制品進行多次重 復操作。 001。

16、9 進一步的， 所述的分離回收單元的溫度為0-180， 壓力為028MPa。 0020 在本發明中， 天然纖維或天然纖維制品經過機械壓緊的方式在特制的閃爆處理單 位中以層狀緊密裝填， 使得天然纖維或天然纖維制品在裝置內分布均勻； 通過一定的非CO2 介質如飽和蒸汽的處理， 和臨界態的CO2流體共同作用下； 處理一段時間后， 進行快速泄壓， 瞬間造成的壓差使得天然纖維內部孔徑漲大、 纖維分子間氫鍵斷裂、 纖維大分子自由度增 加、 纖維的無定形區增加， 染料分子更容易進入纖維分子的內部， 改善天然纖維或其制品在 超臨界CO2流體內的染色性能。 并且， 本方法操作方便、 工藝簡單、 工藝流程短、 無。

17、廢水污染、 處理效率高。 0021 通過本發明提供的天然纖維及其制品的超臨界混合流體閃爆處理方法， 可有效實 現對天然纖維或其制品的改性處理， 提高其在超臨界CO2流體的染色性能， 解決了傳統水浴 染色中高能耗、 高污染、 高排放， 染料難回收、 難處理等問題。 同時， 本發明操作簡單、 方便， 可有效的實現對天然纖維加工處理， 不改變天然纖維的優良性能的同時， 改良其染色性能。 說明書 2/11 頁 5 CN 112111887 A 5 附圖說明 0022 附圖用來提供對本發明的進一步理解， 并且構成說明書的一部分， 與本發明的實 施例一起用于解釋本發明， 并不構成對本發明的限制。 在附圖中。

18、： 圖1是天然纖維及其制品的超臨界混合流體閃爆處理方法的原理圖； 圖2是閃爆處理單元的剖面圖。 0023 圖中： 1、 CO2儲罐； 2、 第一截止閥； 3、 冷凝器； 4、 加壓泵； 5、 預熱器； 6、 第二截止閥； 7、 染料溶解單元； 8、 過濾器； 9、 第三截止閥； 10、 閃爆處理單元； 11、 第四截止閥； 11 、 第五截 止閥； 12、 循環泵； 12 、 氣體回收泵； 13、 第六截止閥； 14、 第七截止閥； 15、 微調閥； 16、 溫度 計； 17、 壓力表； 18、 分離釜； 19、 染料溫度計； 20、 染料壓力表； 21、 凈化器； 22、 CO2流體和染 料。

19、入口； 23、 非CO2介質出入口截止閥； 24、 流體出口； 25、 快開結構； 26、 閃爆處理單元密封 蓋； 27、 非CO2介質入口。 具體實施方式 0024 下面將結合本發明實施例中的附圖， 對本發明實施例中的技術方案進行清楚、 完 整地描述， 顯然， 所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例， 而不是全部的實施例。 基于 本發明中的實施例， 本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例， 都屬于本發明保護的范圍。 0025 本發明實施例所采用的纖維為棉纖維， 染色前未經過處理的干態纖維； 所用染料 為超臨界CO2專用活性分散黃SCF-AY02， 該染料為發明人。

20、實驗室制品。 0026 參見附圖1、 圖2所示， 本發明實施例中所采用的天然纖維及其制品的超臨界混合 流體閃爆處理方法， 在閃爆處理裝置中進行閃爆處理。 0027 閃爆處理單元10底部設置有CO2流體和染料入口22， 頂部設置有閃爆處理單元密 封蓋26， 閃爆處理單元密封蓋26頂部還連接有溫度計16和壓力表17， 分別用于測量閃爆處 理裝置內的溫度和壓力值； 閃爆處理單元密封蓋26的兩側設置有兩個快開結構25， 用于快 速泄壓。 閃爆處理單元10頂部設置有非CO2介質入口27和流體出口24， 底部設置有非CO2介質 出入口截止閥23， 將干態的棉纖維采用機械壓緊的方式， 在閃爆處理單元10內進。

21、行一定緊 密度裝填， 然后將閃爆處理單元采用閃爆處理單元密封蓋26進行密閉， 關閉閃爆處理單元 密封蓋26。 關閉整個閃爆處理裝置中的第三截止閥9、 第七截止閥14， 打開非CO2介質出入口 截止閥23， 向閃爆處理單元內通入一定量的非CO2介質， 可以為飽和蒸汽、 過熱蒸汽、 甲醇、 乙醇、 丙酮等有機溶劑、 酸、 堿中的一種或多種， 并調節第五截止閥11 的開合度， 向閃爆處 理裝置內部沖入CO2； 保持閃爆處理裝置內的一定壓力為0-10Mpa， 對纖維進行處理0- 30min； 控制分離回收單元的系統參數如溫度和壓力到預定值分別為0-180、 028MPa。 然 后快速開啟介質出口截止閥。

22、泄壓， 并保證泄壓的時間為0-40s。 開啟分離回收系統的氣體回 收泵， 對不同處理介質進行分離回收， 并使閃爆系統內壓力降低至大氣壓， 然后取出樣品， 完成對干態天然纖維或天然纖維制品的閃爆處理。 0028 處理結束后， 關閉非CO2介質和CO2介質的入口截止閥， 關閉第四截止閥11、 第五截 止閥11 ， 打開染料溶解單元的第三截止閥9， 將閃爆處理單元10作為染色單元， 在閃爆處理 單元10內進行染色， 向閃爆處理單元10內部通入溶解染料和CO2流體， 并根據預定的染色工 藝流程及參數， 啟動由CO2儲罐1、 冷凝器3、 加壓泵4、 預熱器5在內的加壓系統對染色循環系 說明書 3/11 。

23、頁 6 CN 112111887 A 6 統增壓和流體預熱和升溫， 開啟第一截止閥2、 第二截止閥6， 并使染料溶解單元 7內的染料 充分溶解； 染料溶解單元7連接有染料溫度計19和染料壓力表20。 當染色循環系統溫度達到 預定溫度如130、 壓力達到預設值如20Mpa后， 加壓泵4停泵， 并關閉第二截止閥6， 開啟染 色循環回路中循環泵12， 開啟第六截止閥13， 使溶解染料經過濾器8過濾后隨流體循環， 并 與待染樣品充分上染。 染料上染過程中流體循環時間與流體靜態時間比為10:1。 在靜態及 循環條件下溶解染料通過自身的分子熱運動及流體傳質與染色單元中的純棉短纖維充分 接觸， 并完成吸附上。

24、染、 擴散及固著過程。 0029 保溫保壓染色完成后， 開啟微調閥15對系統泄壓， 利用由氣體回收泵12 、 分離釜 18、 凈化器21、 冷凝器3等組成的分離回收系統對染色循環系統中的染料及流體進行分離和 回收。 0030 流體分離回收結束后， 再次重復上述操作對纖維進行在線清洗， 溫度為30-100， 壓力為8-35Mpa、 流體的動靜循環時間比為1:5-10:1， 清洗時間為10-120min。 清洗結束后， 再利用泄壓系統對氣體、 染料進行分離回收， 并使染色單元中壓力達到大氣壓。 最后開啟流 體閃爆處理單元10， 將染色纖維從裝置里取出。 0031 參照上述處理步驟及工藝， 用活性分。

25、散染料對棉纖維進行染色， 其分析測試及其 結果如下： 1.纖維表面色深值的測定 利用Hunterlab Ultrascan PRO型分光測色儀對超臨界CO2流體閃爆處理纖維樣品進 行表面色深值的測定。 測試時， 選擇D65光源， 10 視角， 纖維均勻混合制樣， 每個樣品隨機測 試8 個點， 最后計算算術平均值。 0032其中， i代表第i個測試點(i1,2,3,n； 此處n8)；代表第i 個測試點在最大吸收波長處的表面色深值；代表n個測試點在最大吸收處 表面色深值的算術平均值， 計算方式如式(1)所示。 0033 2.纖維保水率的測定 根據紡織行業標準FZ/T 500402018。 對短棉纖。

26、維進行保水率的測試， 測試其處理后 的親水性能是否發生改變。 具體步驟為： (1)將流體閃爆后的棉纖維進行開松， 使纖維卷曲束打開， 整體處于蓬松狀態， 待用。 0034 (2)然后將不同條件的閃爆處理纖維分別取2g， 進行開松， 然后放在同一個環境下 平衡24小時后， 確保纖維回潮率一致， 達到調濕平衡。 0035 (3)將經過調濕平衡后的纖維準確稱量m0(2.000.01)g， 記作纖維質量m0； 并將纖 維放入已經制好的金屬圓筒中， 圓筒規格為高度(801)mm， 直徑(501)mm， 一端封口。 0036 (4)取2000mL燒杯， 將蒸餾水加至刻度， 測量水溫， 并保證水溫恒定， 保。

27、持在(20 2)。 0037 (5)將金屬圓筒及其中的纖維浸潤在燒杯蒸餾水中， 待試樣完全浸沒， 開始計時。 10 min后將浸沒的試樣用不銹鋼鑷子夾起， 注意在取出試樣時， 不要過度擠壓纖維團。 說明書 4/11 頁 7 CN 112111887 A 7 0038 (6)將取出的式樣置于瀝干裝置上， 在恒溫恒壓環境中將過量液體瀝干， 瀝干時間 為(301)min。 將瀝干完成后的纖維置于玻璃皿中， 用電子天平將瀝干后的纖維稱重， 記作 m1， 精確至0.001g。 操作盡可能的輕柔仔細， 防止不必要的水分損失。 0039 (7)每次試驗完成后， 用滴管將燒杯中蒸餾水重新加滿至刻度線， 保持每。

28、次浸潤纖 維水的體積以及溫度都保持一致。 重復上述步驟， 將每個試樣都進行測量， 并記錄準確結 果。 0040 (8)將上述實驗步驟中所得到的纖維浸潤前的質量m0和纖維浸潤和瀝干后的質量 m1代入到計算公式(3-1)中， 可得到保水率。 0041式中： W： 保水率； m1： 浸潤和 瀝干后纖維的質量， 單位為克(g)； m0指纖維浸潤之前的質量， 單位為克(g)。 0042 實施例1： 對一定量純棉纖維進行改性處理， 通入1g/L的飽和水蒸汽在流體閃爆處理單元， 密閉 系統。 啟動增壓泵充入定量CO2， 使壓力達到5MPa。 同時將閃爆處理裝置內部加熱升溫至預 定溫度為130。 當溫度和壓力。

29、到達設置值時， 以流體循環、 流體靜止處理時間比為5:1的循 環比開啟循環泵， 處理10min。 按閃爆工藝或要求分別控制分離回收單元的系統參數如溫度 和壓力分別為20、 0.1MPa。 然后打開泄壓閥， 快速泄壓， 泄壓時間即閃爆時間為8s， 整個閃 爆過程處理一次。 0043 處理完成后， 取2g流體閃爆的棉纖維在超臨界CO2流體內進行染色， 染色工藝為： 染色壓力為20MPa， 染色溫度為120， 染色時間為60min， 浴比為1： 1000。 染色結束后， 在線 清洗溫度為80， 壓力為20MPa， 總清洗時間為30min。 清洗完成后， 取出樣品用分光測色儀 測量表面色深值。 再取2。

30、g處理后的棉纖維， 放置于保水率裝置內， 根據保水率測定步驟使纖 維潤濕， 然后測其潤濕并瀝干后質量m1， 再根據公式(2)算得其保水率值。 0044 經測試， 實施例1通過流體閃爆改性處理的棉纖維， 其染色的表面色深值(K/S)為 1.04， 其處理樣的保水率為79.0。 0045 表1-1實施例1中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 對比例1： 本對比例提供了一個空白對比例， 采用未處理的棉纖維在超臨界CO2流體內進行染色， 染色工藝同實施例1。 再取2g染色處理后的纖維， 放置于保水率裝置內， 根據保水率測定步 驟使纖維潤濕， 然后測其潤濕并瀝干后質量m1， 再根據公式(2)算得其保水率值。

31、。 染色的表 面色深值(K/S)為0.75， 其處理樣的保水率為49.2。 0046 表1-2對比例1中未閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 說明書 5/11 頁 8 CN 112111887 A 8 由于在混合流體閃爆處理的過程中， 對棉纖維施加了飽和水蒸汽， 這對纖維會產生一 定程度的溶脹作用， 有利于水蒸汽滲入到纖維內部， 在瞬間泄壓過程中， 高溫高壓的水蒸汽 和CO2形成的混合流體在纖維內部的空隙瞬間釋放出來， 纖維內部以及熱蒸汽的高速流動， 使得纖維內發生一定程度的機械爆裂， 破壞分子內氫鍵， 使分子間作用力減弱， 同時使纖維 內空隙增多， 孔徑增大。 使得水分子更易滲透進入纖維的內部。

32、， 增加纖維的吸水性能， 所以 在進行保水率測量后， 經過混合流體閃爆處理后的棉纖維其保水率明顯提升， 保水率從 49.2升高至79。 0047 棉纖維在混合流體閃爆膨化處理過程中， 水蒸汽和CO2流體在纖維內部流動， 在棉 纖維分子內晶胞之間產生摩擦， 使得分子內結晶區分裂變小， 使得纖維內氫鍵減弱， 無定形 區大分子鏈段發生重排， 纖維可及度增加； 高壓高熱的水蒸汽和CO2形成的混合流體滲入到 纖維內部后， 在泄壓的同時從封閉的孔隙瞬間釋放出來， 使得棉纖維內部緊密堆砌的結構 得到有效疏松， 纖維內部孔徑增大； 同時， 混合流體閃爆處理產生的大量能量也極大破壞分 子內氫鍵， 改變纖維內大分。

33、子鏈段的排列。 所以， 經過混合流體閃爆處理后， 無定形區域增 多、 氫鍵的斷裂， 使得染料在超臨界CO2流體內更易擴散至纖維內部。 所以， 經過混合流體閃 爆處理后， 纖維的表面色深值從0.75升高至1.04。 0048 實施例2： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 改性處理溫度為70。 0049 利用實施例2中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為0.64， 其 處理樣的保水率為60.0。 0050 表2實施例2中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 實施例3： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實。

34、施例1基本相同， 區別 在于： 改性處理溫度為110。 0051 利用實施例3中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為0.93， 其 處理樣的保水率為70.9。 0052 表3實施例3中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 從實施例1、 實施例2和實施例3可知， 在改性處理溫度70到130區間， 隨著溫度的升 高， 保水率逐漸上升。 由于溫度的升高使得水分子更易滲透進入纖維的內部， 增加纖維的吸 水性能， 所以在進行保水率測量后， 經過混合流體閃爆處理后的纖維其保水率明顯提升。 0053 因此， 隨著改性處理溫度升高， 纖維的吸水保水能力增強， 從而導致閃爆處理后纖 維的保水率提。

35、高， 在70處理溫度保水率為60.0， 升高至110以達到70.9， 升高至130 可以達到79.0。 說明書 6/11 頁 9 CN 112111887 A 9 0054 當處理溫度從70到130時， 隨著處理溫度升高， 混合流體閃爆的棉纖維表面色 深值增加明顯。 隨著溫度越高， 分子動能越大， 混合流體在棉纖維分子晶胞之間產生摩擦越 頻繁， 同時閃爆所釋放的能量越大， 纖維經過混合流體閃爆處理后無定形區域增多、 大分子 鏈段排列越明顯。 0055 因此， 經過混合流體閃爆棉纖維在超臨界CO2流體內染色， 隨著改性處理溫度升 高， 其纖維表面色深值越高。 在70時， 纖維的表面色深值為0.6。

36、4， 上升至110纖維的表面 色深值0.93， 上升至130纖維的表面色深值為1.04。 0056 實施例4： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 改性處理壓力為8MPa。 0057 利用實施例4中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為0.93， 其 處理樣的保水率為80.6。 0058 表4實施例4中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 實施例5： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 改性處理壓力為12MPa。 0059 利用實施例5中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表。

37、面色深值(K/S)為0.97， 其 處理樣的保水率為87.6。 0060 表5實施例5中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 實施例6： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 改性處理壓力為16MPa。 0061 利用實施例6中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為0.92， 其 處理樣的保水率為76.3。 0062 表6實施例6中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 實施例7： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 改性處理壓力為20MPa。 0063 實施例7工藝處理棉纖維， 。

38、經處理后染色的表面色深值(K/S)為1.03， 其處理樣的 保水率為77.4。 說明書 7/11 頁 10 CN 112111887 A 10 0064 表7實施例7中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 從實施例1、 實施例4、 實施例5、 實施例6、 實施例7可知， 處理壓力從5MPa到20MPa 區間， 混合流體閃爆棉纖維保水率變化幅度較小， 基本都在75到80之間。 0065 在本方法中， 低于5MPa的CO2在分離的過程中， 以亞臨界流體狀態的CO2和水蒸汽在 快速泄壓的過程中迅速轉換為氣體。 這種轉變使得原有在纖維內部的CO2流體和水蒸汽在 纖維內部釋放巨大能量， 同時分布在空隙內的流。

39、體瞬間沖出， 使得纖維的孔徑增大， 增大了 纖維中的各微隙孔徑， 水分子更易滲入纖維內部。 使得纖維的親水性能提升， 混合流體閃爆 棉纖維的保水性能提升。 而高于5MPa的CO2與水蒸汽通過系統內部的循環分離回收至系統 的分離釜內， 這一過程減壓速率緩慢， 時間較長， 纖維的膨化作用較小。 因此， 當處理壓力從 5MPa到20MPa， 混合流體閃爆纖維的保水率變化幅度不大。 0066 處理壓力從5MPa到20MPa區間， 染色后纖維的表面色深值變化幅度較小。 在本實驗 中， 低于5MPa的CO2在分離的過程中， 混合流體閃爆使得纖維產生機械膨化， 纖維分子間氫 鍵減弱或斷裂， 增大了纖維中的各。

40、微隙孔徑， 同時增加纖維的無定形區比例， 從而使得染料 分子更容易進入纖維內部， 促進染料上染纖維， 使得活性分散黃SCF-AY02染料在超臨界CO2 流體更易上染。 而高于5MPa的CO2與水蒸汽由于泄壓速率緩慢， 時間較長， 對纖維的膨化作 用較小。 因此， 當處理壓力從5MPa到20MPa， 混合流體閃爆纖維的表面色深值變化幅度不大。 0067 實施例8： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 改性處理時間為5min。 0068 利用實施例8中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為0.73， 其 處理樣的保水率為64.。

41、6。 0069 表8實施例8中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 實施例9： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 改性處理時間為30min。 0070 利用實施例9中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為0.75， 其 處理樣的保水率為53.2。 0071 表9實施例9中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 從實施例1、 實施例8和實施例9可知， 隨著處理時間的延長， 有更多水分留在纖維空隙 內部， 經過閃爆處理的過程中， 混合流體閃爆使得棉纖維的孔徑增大， 空隙增多， 水分子更 說明書 8/11 頁 11 CN 1121118。

42、87 A 11 易滲入到棉纖維內部纖維親水性能更好。 當處理時間為5min時， 棉纖維的保水率為64.6。 當 處理時間為10min時， 棉纖維的保水率為79.0。 而當處理時間繼續延長， 纖維內的水蒸汽 不斷進入流體介質中而流失越多， 使得預期的效果反而變差， 當處理時間為30min時， 纖維 的保水率為53.2。 0072 當處理時間從5min到10min時， 染色纖維的表面色深值有明顯提升。 在混合流體的 高壓高溫處理過程中， 隨著時間的適當延長， 棉纖維含有的水蒸汽可進一步充分滲透、 擴散 進入到纖維內部， 并對纖維進行充分膨化。 同時， 在纖維內部空隙中形成的CO2流體和水蒸 汽混合。

43、流體， 在閃爆過程中瞬間釋放出來， 由此產生的劇烈膨脹使得纖維產生機械膨化， 破 壞或減弱棉纖維大分子體系中的氫鍵， 增大了纖維中的各微隙孔徑。 從而增大了纖維的可 及度及可染性， 使得活性分散黃SCF-AY02染料在超臨界CO2內更易上染纖維， 所以其表面色 深值提升。 0073 當繼續延長處理時間時， 水蒸汽從纖維空隙中流失過多， 使得混合流體閃爆纖維 的表面色深值下降， 使得預期結果反而下降。 當處理時間為30min時， 纖維的表面色深值為 0.75。 0074 實施例10： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 閃爆時間為12s。 0。

44、075 利用實施例10中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為1.01， 其 處理樣的保水率為65.6。 0076 表10實施例10中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 實施例11： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 閃爆時間為16s。 0077 利用實施例11中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為0.97， 其 處理樣的保水率為47.6。 0078 表11實施例11中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 從實施例10-11可知， 隨著閃爆時間的延長， 混合流體閃爆棉纖維的保水率逐漸降低。 在混合流體閃爆處。

45、理過程中， 延長閃爆時間會導致纖維內形成的混合流體緩慢釋放， 其對 纖維膨化效果變差， 故纖維內部的空隙數量和纖維內部空隙孔徑會越小， 纖維的親水性能 下降。 0079 因此， 閃爆時間的延長， 纖維的保水率下降。 當閃爆時間為8s時， 纖維的保水率為 79.0； 當閃爆時間為12s時， 纖維的保水率為65.6； 當閃爆時間為16s時， 纖維的保水率 為47.6。 說明書 9/11 頁 12 CN 112111887 A 12 0080 同時， 隨著閃爆時間的延長， 染色纖維的表面色深值降低。 在混合流體閃爆處理的 過程中， 混合流體在放氣的過程中對纖維瞬間擠壓力越大， 釋放的能量越大， 使得。

46、纖維分子 間氫鍵斷裂或減弱， 纖維大分子自由度增加， 纖維孔徑變大， 同時增加纖維的無定形區比 例。 而延長閃爆時間， 導致纖維內的混合流體在閃爆過程中釋放緩慢， 使得混合流體閃爆對 分子間氫鍵的作用變小、 大分子自由度降低、 纖維的內部空隙孔徑變小， 同時無定形區的比 例下降， 不利于染料進入到纖維內部， 混合流體閃爆的表面色深值下降。 當閃爆時間為8s 時， 纖維的表面色深值為1.04； 當閃爆時間為12s時， 纖維的表面色深值為1.01； 當閃爆時間 為16s 時， 纖維的表面色深值為0.97。 0081 實施例12： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本。

47、相同， 區別 在于： 將此改性處理按照實例1工藝處理2次。 0082 利用實施例12中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為1.08， 其 處理樣的保水率為246.3。 0083 表12實施例12中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 實施例13： 本實施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 將此改性處理按照實例1工藝處理3次。 0084 利用實施例13中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為1.19， 其 處理樣的保水率為334.8。 0085 表13實施例13中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 實施例14： 本實。

48、施例提供了一種超臨界混合流體閃爆處理方法， 其步驟與實施例1基本相同， 區別 在于： 將此改性處理按照實例1工藝處理4次。 0086 利用實施例14中的工藝處理棉纖維， 經處理后染色的表面色深值(K/S)為1.29， 其 處理樣的保水率為541.3。 0087 表14實施例14中閃爆改性處理后棉纖維染色的參數表 從實施例1、 實施例12、 實施例14可知， 隨著纖維閃爆次數的增多， 纖維的保水率增大。 特別是隨著閃爆次數增加到1次以上時， 可以看到纖維保水率急劇上升， 甚至在第四次處理 時可以達到541.3。 可能是由于經過多次混合流體閃爆后， 纖維分子間部分氫鍵徹底斷 裂， 纖維中的各微隙孔。

49、徑經過多次閃爆后， 空隙孔徑繼續增大， 使得水分子更易滲入到纖維 說明書 10/11 頁 13 CN 112111887 A 13 內部。 所以， 閃爆次數的增多， 纖維的保水率增大。 0088 閃爆次數的增加， 混合流體閃爆纖維的表面色深值增加。 纖維經過混合流體閃爆 處理后， 纖維分子間氫鍵斷裂或減弱， 纖維大分子自由度增加， 纖維孔徑變大， 同時增加纖 維的無定形區比例， 使得活性分散黃SCF-AY02染料在超臨界CO2內更易上染纖維， 所以其表 面色深值增加。 經過一次處理后的纖維相較于未處理的纖維， 其纖維的表面色深值有明顯 提升。 而隨著閃爆次數增加， 混合流體閃爆處理的過程再發生。

50、一次， 維分子間氫鍵斷裂或減 弱程度增大， 纖維大分子自由度繼續增加， 纖維內部空隙孔徑繼續增大， 同時無定形區域比 例繼續增加， 使得染料更易上染纖維， 纖維表面上色深值增加。 同時， 經過多次閃爆處理后， 纖維的保水率也增加顯著。 0089 經上述實施例可得出， 天然纖維或天然纖維制品經過機械壓緊的方式在特制的閃 爆處理單位中以層狀緊密裝填， 使得天然纖維或天然纖維制品在裝置內分布均勻； 通過一 定的非CO2介質如飽和蒸汽的處理， 和臨界態的CO2流體共同作用下； 處理一段時間后， 進行 快速泄壓， 瞬間造成的壓差使得天然纖維內部孔徑漲大、 纖維分子間氫鍵斷裂、 纖維大分子 自由度增加、 。