提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，是先提高温度至染化料的熔点以上的目标温度使得染化料熔融，然后按照一定的质量比将流动中的有初始温度的超临界二氧化碳流体与熔融的染化料混合，再之后将溶解有染化料的超临界二氧化碳流体降至初始温度，循环重复混合和降温过程并保持一定时间，循环重复过程中所有温度条件与之前保持一致；其中，所述染化料为染料和/或功能性助剂；所述初始温度比目标温度低；所述超临界二氧化碳流体的压力始终保持一致。本发明专利技术提高了超临界二氧化碳中染化料的溶解度和溶解速率，无须添加其它助溶剂，对人体不会造成伤害，也无须考虑助溶剂的分离去除问题。也无须考虑助溶剂的分离去除问题。

【技术实现步骤摘要】
提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法


[0001]本专利技术属于染整
，涉及一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法。

技术介绍

[0002]弱极性的染化料在超临界二氧化碳流体中的溶解度低、溶解速率慢，在超临界二氧化碳流体染整过程中需要通过循环泵不断地输送超临界二氧化碳流体，以溶解满足染色色度或整理性能要求的染化料量，这严重影响超临界二氧化碳流体染整加工的生产效率，部分高熔点染化料在超临界二氧化碳流体中溶解度很低，导致它们的利用率很低，也严重制约超临界二氧化碳流体染整技术的发展。
[0003]目前提高染化料在超临界二氧化碳流体中的溶解度和溶解速率的方法主要为在超临界二氧化碳流体中加入助溶剂，这些助溶剂为低沸点有机极性溶剂，在超临界二氧化碳流体染整工艺条件下为蒸汽，蒸汽具有较大毒性，在生产过程中泄露会对人体造成重大伤害，而且染整加工完成后，溶剂的分离去除也存在困难。
[0004]因此，研究一种简单且不需要使用助溶剂来提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率具有十分重要的的意义。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中问题，本专利技术提供一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的方案如下：
[0007]一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，提高温度至染化料的熔点以上的目标温度使得染化料熔融，按照一定的质量比将流动中的有初始温度的超临界二氧化碳流体与熔融的染化料混合，然后将溶解有染化料的超临界二氧化碳流体降至初始温度，循环重复混合和降温过程并保持一定时间，循环重复过程中所有温度条件与之前保持一致；
[0008]所述染化料为染料和/或功能性助剂；
[0009]所述初始温度比目标温度低；
[0010]所述超临界二氧化碳流体的压力始终保持一致。所述始终保持一致是指所述流动中的有初始温度的超临界二氧化碳流体的压力、所述混合后的超临界二氧化碳流体的压力、所述溶解有染化料的超临界二氧化碳流体降至初始温度后的压力，这3个压力值相同。
[0011]作为优选的技术方案：
[0012]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，设染化料的熔点为A℃，A的取值范围为60～230。
[0013]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，
所述目标温度为A℃～(A+20)℃。
[0014]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述超临界二氧化碳流体的初始温度为B℃，B的取值范围为31.2＜B＜A
‑
20。超临界二氧化碳流体的临界温度为31.2℃。
[0015]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述染化料与超临界二氧化碳流体的质量比比值为5
×
10
‑5～5
×
10
‑3g
·
g
‑1。
[0016]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述提高温度的速率为1℃/min～20℃/min。
[0017]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述超临界二氧化碳流体的流速为1吨/小时～120吨/小时。
[0018]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述超临界二氧化碳流体的压力大于10MPa。超临界二氧化碳的临界压力为7.38MPa，在温度过高的情况下，需保证一定的压力，第一使得超临界状态存在，第二使得超临界二氧化碳的密度较大，具有更好的溶解能力。所述超临界二氧化碳的压力条件的实现方式为使用加压泵。
[0019]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述保持一定时间为5分钟～2小时。
[0020]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述降温的速率为1℃/min～20℃/min。降温速率太慢，所耗时间更长，整个染化料的溶解效率下降，降温速率过快，原本溶解于高温的染料会不稳定而析出。
[0021]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述功能性助剂为抗氧化剂或者阻燃整理剂。所述抗氧化剂为阿魏酸、多巴胺等多酚结构抗氧化剂。所述阻燃整理剂为克莱恩5060阻燃整理剂、DOPO阻燃整理剂。
[0022]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述染料为非离子型染料。
[0023]如上所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，所述非离子型染料为分散染料、分散活性染料、溶剂染料、非离子型食品染料、有机颜料和天然染料中的一种以上。
[0024]本专利技术的机理如下：
[0025]初始温度的超临界二氧化碳流体与熔融的染化料混合时，因为初始温度比目标温度(即染化料的温度)低，混合过程一定会使得临界二氧化碳流体升温，而在一定压力下，超临界二氧化碳流体的密度受温度变化的影响是明显的，因此，混合过程导致的升温，会使得二氧化碳密度降低，超临界二氧化碳对染料的溶解能力降低，但是本专利技术将目标温度提高到染化料的熔点以上，一方面使得染化料熔融，熔融后的染化料在与超临界二氧化碳流体混合时，二者之间的接触面积增大，可提高染化料在超临界二氧化碳流体中的溶解速率，另一方面，熔融的过程破坏了染化料的晶体结构，降低了染化料内部分子间的相互作用力，使得染化料更容易溶解于超临界二氧化碳流体中，则该初始温度条件下的超临界二氧化碳流体不易溶解的染化料的溶解度得到提高；进一步地，再将体系的温度从所述混合后的温度降低至超临界二氧化碳流体的初始温度，温度降低使得超临界二氧化碳流体的密度升高，
超临界二氧化碳的溶解能力提高，而由于温度降低到染料熔点以下导致会凝结析出的染料，因超临界二氧化碳流体的溶解能力提高而使其不会凝结析出，仍然溶解于流体中。经过这一系列循环过程，使得在所述初始温度条件下溶解度低及溶解速率慢的染化料能够提高其在超临界二氧化碳流体中的溶解度和溶解速率。
[0026]有益效果
[0027](1)本专利技术的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，通过预先熔融染化料，拆散其内部的分子间相互作用，提高了染化料与超临界二氧化碳流体的接触面积，利用超临界二氧化碳流体溶解能力随温度降低而提高的性质，仅使用改变工况条件的方法提高了超临界二氧化碳中染化料的溶解度和溶解速率，无须添加其它助溶剂，对人体不会造成伤害，也无须考虑助溶剂的分离去除问题；
[0028](2)本专利技术的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，方法简单、适用范围广。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施方式，进一步阐述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，其特征是：提高温度至染化料的熔点以上的目标温度使得染化料熔融，按照一定的质量比将流动中的有初始温度的超临界二氧化碳流体与熔融的染化料混合，然后将溶解有染化料的超临界二氧化碳流体降至初始温度，循环重复混合和降温过程并保持一定时间，循环重复过程中所有温度条件与之前保持一致；所述染化料为染料和/或功能性助剂；所述初始温度比目标温度低；所述超临界二氧化碳流体的压力始终保持一致。2.根据权利要求1所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，其特征在于，设染化料的熔点为A℃，A的取值范围为60～230。3.根据权利要求2所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，其特征在于，所述目标温度为A℃～(A+20)℃。4.根据权利要求3所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，其特征在于，所述超临界二氧化碳流体的初始温度为B℃，B的取值范围为31.2＜B＜A
‑
20。5.根据权利要求4所述的一种提高超临界二氧化碳流体中染化料的溶解度和溶解速率的方法，其特征在于，染化料与超临界二氧化碳流体的质量比比值为5
×
10
‑5～5
×
10
‑3g
·
g

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，毛志平，葛怀富，徐红，钟毅，王健，杨为东，万刚，郭堃，林大鹏，王大伟，
申请(专利权)人：青岛即发集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：