1.超临界二氧化碳流体特性

二氧化碳的临界温度是31.05℃，临界压力是7.37MPa。而水的临界温度是374℃，临界压力是22.05MPa，所以应用二氧化碳的超临界技术要比水容易得多。不同状态下二氧化碳的性能指标见表5-6。

表5-6　不同状态下二氧化碳的性质

超临界二氧化碳流体的密度和对染料的溶解能力远远高于气体，甚至高于液体；超临界相二氧化碳的扩散系数高出液态数百倍，又和气体一样，可以均匀分布在整个容器中，对纺织品有很强的渗透作用。超临界二氧化碳染色能在一台设备上完成整个染色过程，目前超临界二氧化碳染色中，分散福隆黄SE-6GFL、分散蓝2BLN和分散红FB等染料已成功用于染涤纶。

天然纤维的染色，还需要开发相应的染料系列，目前尚处于研究探索阶段。但纤维素纤维以碳化二亚胺和树脂预处理后，使表面具有疏水性，便可用分散染料在超临界二氧化碳系统中进行染色。

当前，非水介质染色工业化生产的问题是设备成本高，对分散染料具有选择性，染料品种还不够齐全。对亲水性纤维和亲水染化料难于使用，这些有待今后深入研究。

2.超临界二氧化碳染色的影响因素(www.daowen.com)

（1）温度。在恒定压力下，低温时，染料在超临界二氧化碳中的溶解度大，在纤维上的扩散率低，故上染率低。随温度升高，染料的聚集状态减小，大多成单分子状态存在。可以提高纤维中染料的扩散速率和上染率，缩短染色时间。

（2）压力。恒温下，随压力增加，可以提高染料的溶解度。通过调节压力可改变染料的溶解度和在纤维表面的吸附量。

（3）流体流速。超临界二氧化碳为介质的染色过程是一个染料首先溶解，然后上染纤维，再溶解，再上染的过程，其中流体起传质作用。流体流速较低时，相同染色时间内流经整个染色循环体系的二氧化碳量较少，携带的染料量较少，织物上染率较低。随着流速的提高，染色循环体系的二氧化碳量逐渐增多，携带的染料量也增加，促进上染过程。流速达到一定程度后再提高，染色K/S值基本不变。同时，流体的流速对织物匀染性也有很大影响。织物染色的均匀性取决于染色过程中各点的压力分配和流速的变化。当流速较低时，因染色未达到平衡，二氧化碳流体从内向外经过织物各点的压力损失较多，导致织物各点压力分布不均匀，结果染色均匀性差。随着流速提高，流体流经织物各点的压力损失逐渐减少，当达到平衡流速时，织物各点压力分布比较均匀，匀染性也高。

（4）染料复配剂。尽管许多常规用于水相染色的分散染料，在超临界二氧化碳中有适当溶解度，但只能得到浅色。原因是商品分散染料中的分散剂、稀释剂、油剂、抗尘剂、抗静电物质存在，严重影响了染色条件下染料从超临界二氧化碳中分离出来。若使用纯染料，难以防止染料熔融，用复配染料可以部分地避免。

（5）疏水物质。二氧化碳是非极性分子，疏水物质如纺纱添加剂、织造准备用剂、润滑剂、筒子油等能高度溶解于二氧化碳，染色时被萃取，虽不影响染色过程，但在染色结束二氧化碳压力释放时，这些物质沉淀为油点，大部分沉在筒子外表面。要克服这种问题，织物必须在染色前先在超临界二氧化碳中萃取处理。在体系加压至30MPa、升温到染色温度过程中完成。

对于某些染料，即使采用超临界二氧化碳染色法，未固着的游离染料可能还留在纤维表面，这时，就要用超临界二氧化碳在较低温度下进行清洗代替还原清洗。清洗下来的染料最终以粉末状重新沉淀在设备的储存箱内。