Page 37 - 《精细化工》2020年第8期

第 8 期 李胜男，等: 超临界 CO 2 流体中分散染料溶解度研究进展 ·1535·

的测试精度，有望在染料溶解度测定中发挥更重要 的要求较高，同时依赖于更准确的流体密度状态方
的作用。但原位测定法对获得的光谱进行标定校正 程，均需进一步作更系统的研究。

图 2 半流动式超临界 CO 2 流体溶解度测试装置 [11]
Fig. 2 Semi-mobile type solubility test equipment of supercritical CO 2 fluid [11]

力的升高而相应提高；并呈现出与分散红 60 溶解性
[8]
能相似的增加趋势 。李志义等 [18] 在研究分散橙 25
在超临界 CO 2 与聚酯纤维间平衡浓度分配时发现，
系统压力、温度是影响超临界 CO 2 流体染色过程三
元体系相平衡的重要因素。由此可知，超临界 CO 2 流
体工艺参数对染料溶解度具有显著影响；此外，染料
分子结构也是影响分散染料溶解性能的主要因素。
2.1 超临界 CO 2 流体工艺参数对染料溶解度的影响
研究发现，温度对染料溶解度的影响较复杂，

主要体现在以下两方面：一方面，在一定压力下，CO 2
图 3 超临界 CO 2 流体/原位拉曼光谱系统 [14] 流体密度随着温度的升高而降低，从而导致溶解度
Fig. 3 Supercritical CO 2 fluid/in-situ Raman spectroscopy 下降；另一方面，在高温下，压力对染料溶解度的
system [14]
影响会变得更加显著 [19] 。MOHAMMAD 等 [20] 在研
究温度对偶氮分散染料溶解度的影响中发现了超临
2 分散染料在超临界 CO 2 中的溶解度
界流体温度和压力的相互竞争作用导致“转变压力”
分散染料作为相对分子质量较小，化学结构中 的情况存在，即 CO 2 温度升高使得染料蒸汽压增大，
不含强水溶性基团的非离子染料，在低极性超临界 从而提高染料的溶解度，但流体密度相应降低；较
CO 2 流体中具有一定的溶解性，从而满足了溶解后向 低压力下，流体密度的降低对染料溶解度起主要影
纤维的转移扩散需要。此时，不同浓度染料在传质 响作用，随着温度的升高，染料溶解度逐渐降低；
过程中的各异驱动力显著影响着超临界 CO 2 流体染 而在较高压力下，由于流体密度受温度的影响，染
色时间，并最终产生染料上染率和两相分配的差异。 料蒸汽压与染料和 CO 2 分子间相互作用增强，使得
BANCHERO 等 [16] 从定量角度指出，分散橙 3 在聚酯 染料溶解度随温度升高而增大。张震杰等 [21] 在
纱线中的溶解度较在超临界 CO 2 流体中高 1~2 个数 343.2~383.2 K、16~28 MPa 的条件下采用静态循环
量级，可以在低溶解度状态下通过延长时间获得高 法测定了分散橙 30 和分散橙 31 在超临界 CO 2 中的
染色深度。PARK 等 [17] 在 5~33 MPa、308.2~423.2 K 溶解度，发现分散橙 30 的压力转变点出现在 16 MPa
的条件下测定了超临界 CO 2 中聚苯乙烯、聚甲基丙 附近；但分散橙 31 在实验范围内未出现转变压力。
烯酸甲酯、涤纶和尼龙 6 中分散红 60 的吸附量，结 比较 1999~2019 年间超临界 CO 2 不同温度和压力下
果显示，染料在 4 种材料中的平衡吸附量随温度和压 获得的分散染料溶解度数据（表 1）可知，分散染