第7章染整新技术课件.ppt

1、新型染整技术新型染整技术课程介绍课程介绍传统纺织产业传统纺织产业产品功能：满足生活常用需求，御寒产品功能：满足生活常用需求，御寒/保暖保暖/装饰装饰産業産業/医療医療用纺织产品用纺织产品特殊纺织品：特殊纺织品：防災防災用纺织品用纺织品車車 船船 航空航空用纺织产品用纺织产品加工方法：以水为介质，消耗蒸汽加工方法：以水为介质，消耗蒸汽 电力，碳排放量增加，水耗大易污染电力，碳排放量增加，水耗大易污染课程介绍课程介绍 印染技术创新推动纺印染技术创新推动纺织品创新发展织品创新发展四大技术支撑领域四大技术支撑领域- 新材料的开发新材料的开发- 染整技术手段染整技术手段- 数码技术应用数码技术应用- 计

2、算机控制计算机控制课程介绍课程介绍 未来纺织技术未来纺织技术 纳米技术纳米技术融合融合的纺织品的纺织品 智能纤维与功智能纤维与功能能性纺织品性纺织品 生物生物材料材料及其纺织品及其纺织品 绿色生态纺织品无水加工技术绿色生态纺织品无水加工技术技术创新推动印染产品升级换代技术创新推动印染产品升级换代课程介绍课程介绍 进行进行获得获得氧氧流体技术对流体技术对实施多功多功2012年11月19日功能化功能化课程介绍课程介绍 超临界无水染色超临界无水染色激光无水印花激光无水印花新型染整新型染整生态染整加工生态染整加工激光技术激光技术未来纺织技术未来纺织技术无水染色无水染色碳纤维防弹纤维碳纤维防弹纤维裁剪、

3、切割、雕花裁剪、切割、雕花课程介绍课程介绍 环境友好绿色加工环境友好绿色加工超临界技术超临界技术高能量辐射改性的生产设备高能量辐射改性的生产设备高能量辐射诱导纤维表面分子的活性，引发纤维表面高能量辐射诱导纤维表面分子的活性，引发纤维表面分子与添加剂之间的反应，获得纤维表面分子的分子与添加剂之间的反应，获得纤维表面分子的功能改性，实现纤维材料的高效率功能化加工功能改性，实现纤维材料的高效率功能化加工课程介绍课程介绍 说课内容提纲说课内容提纲新型染整技术新型染整技术课程性质课程性质 本课程是染整技术专业学生开设的专业拓展选修课。通过染本课程是染整技术专业学生开设的专业拓展选修课。通过染整创新的历史

4、和高新技术的发展，结合激光技术、生物技术整创新的历史和高新技术的发展，结合激光技术、生物技术和高能辐射技术在染整加工中的应用，要求染整技术专业学和高能辐射技术在染整加工中的应用，要求染整技术专业学生掌握染整工程创新的途径和方法，了解科学技术创新对新生掌握染整工程创新的途径和方法，了解科学技术创新对新型染整技术开发的促进作用，了解和掌握高新技术应用于染型染整技术开发的促进作用，了解和掌握高新技术应用于染整生产所遵循的科技发展规律，树立学生科技创新的意识，整生产所遵循的科技发展规律，树立学生科技创新的意识，培养学生科技创新的能力，是本课程的重点和主要任务。培养学生科技创新的能力，是本课程的重点和主

5、要任务。 课课 程程 定定 位位 新型染整技术是构成纺织品最重要的要素之一，研究、新型染整技术是构成纺织品最重要的要素之一，研究、开发和使用新型染整技术对提高服装、装饰、产业用纺开发和使用新型染整技术对提高服装、装饰、产业用纺织品的附加值，提高纺织印染企业的竞争力并最终增加织品的附加值，提高纺织印染企业的竞争力并最终增加企业经济效益具有重要意义。企业经济效益具有重要意义。 本课程是染整技术专业课程的延伸与拓展，是染整技术本课程是染整技术专业课程的延伸与拓展，是染整技术专业的一门主要核心课程，旨在培养与开发学生的创新专业的一门主要核心课程，旨在培养与开发学生的创新能力。能力。 本课程的特点在于既

6、有较深的理论探讨又有较宽的专业本课程的特点在于既有较深的理论探讨又有较宽的专业 介绍，注意介绍，注意“创新创新”和和“开发开发”。为纺织印染工业培养具有。为纺织印染工业培养具有求实的理论基础，活泼的创新思维及实践能力的高级开求实的理论基础，活泼的创新思维及实践能力的高级开发型、应用型人才，为学生今后从事纺织染整行业的产发型、应用型人才，为学生今后从事纺织染整行业的产品开发，生产和应用研究打下坚实基础。品开发，生产和应用研究打下坚实基础。 新型染整技术课程是针对染整技术专业高年级学生开设新型染整技术课程是针对染整技术专业高年级学生开设的一门专业必修课，总学时：的一门专业必修课，总学时：7 7 （

7、新材料：（新材料：2 2；激光印；激光印花：花：2 2；超临界；超临界3 3）通过这门课的学习，在了解国家可持续发展的基本国策基础上，遵从生态、环通过这门课的学习，在了解国家可持续发展的基本国策基础上，遵从生态、环保、绿色、高效与清洁化生产的基本原则，大力宣传和推广低碳环保、节能减保、绿色、高效与清洁化生产的基本原则，大力宣传和推广低碳环保、节能减排的印染新工艺；赋予学生环保创新的使命感与责任感排的印染新工艺；赋予学生环保创新的使命感与责任感熟悉各类新开发的纤维材料，了解高新技术在印染加工中的应用原理与方法，熟悉各类新开发的纤维材料，了解高新技术在印染加工中的应用原理与方法，培养学生的创新意识

8、，开发和提升学生印染技术创新能力，为企业产品开发奠培养学生的创新意识，开发和提升学生印染技术创新能力，为企业产品开发奠定基础；定基础；了解开发和运用高新技术对传统印染工艺进行改造，建立、推动印染行业的清了解开发和运用高新技术对传统印染工艺进行改造，建立、推动印染行业的清洁化生产的基础技术队伍，培养学生职业素养，使学生能全方位发展；洁化生产的基础技术队伍，培养学生职业素养，使学生能全方位发展；在整个专业课程体系中具有提升和拓展、完善的作用，为染整专业类学生综合在整个专业课程体系中具有提升和拓展、完善的作用，为染整专业类学生综合能力的提升奠定基础。能力的提升奠定基础。课程在专业人才培养方案中所起的

9、主要作用课程在专业人才培养方案中所起的主要作用课程设计分析课程设计分析课程的任务与目标课程的任务与目标印染前处理印染前处理新型染整技术新型染整技术职业技能职业技能职业岗位群职业岗位群工艺技术员工艺技术员产品跟单员产品跟单员生产现场管理员生产现场管理员工艺设计与实施工艺设计与实施技能技能产品检产品检验验技能技能经营管理经营管理能力能力开发开发各类纤维染色各类纤维染色后整理后整理产品质量控制产品质量控制印花工艺印花工艺产品开发产品开发技能技能打样放样打样放样技能技能试、化验员试、化验员品质检验员品质检验员设计设计毕业实习毕业实习毕业课题毕业课题生产实习生产实习设备与控制设备与控制综合实训综合实训生

10、态纺织生态纺织职业发展职业发展能力能力智能纤维智能纤维无水印染无水印染未来纺织未来纺织技术技术环境环境友好染整友好染整加工加工后续后续课程职业资格考试培训职业资格考试培训先行课程先行课程课程对象：染整技术高年级学生（企业技术人员） 课课 程程 目目 标标知知识识目目标标设备设备了解各类高新技术依托设备的工作原理，熟悉其在印染加工中的作用了解各类高新技术依托设备的工作原理，熟悉其在印染加工中的作用染料染料了解各类新型材料（纤维、染料、助剂）基本性能及其应用选择原则了解各类新型材料（纤维、染料、助剂）基本性能及其应用选择原则工艺工艺技术技术了解各类新型染整技术的了解各类新型染整技术的染整加工方法与

11、工艺染整加工方法与工艺；熟悉熟悉各工序各工序的加工目的、质量要求、学会应用印染工艺原理对高性能的加工目的、质量要求、学会应用印染工艺原理对高性能印染产品进行质量评价和影响因素分析；印染产品进行质量评价和影响因素分析； 能能力力目目标标工艺工艺了解超临界流体技术和激光技术对纺织纤维进行加工的方法，熟悉对了解超临界流体技术和激光技术对纺织纤维进行加工的方法，熟悉对加工产品的质量影响因素进行分析和控制的方法；加工产品的质量影响因素进行分析和控制的方法；检验检验熟悉对新型材料（坯布、染化料、助剂）检验与评定方法；掌握新材熟悉对新型材料（坯布、染化料、助剂）检验与评定方法；掌握新材料加工的印染产品质量标

12、准和测试方法料加工的印染产品质量标准和测试方法操作操作了解激光印花和超临界染色设备类型的技术操作规程；熟悉无水染色了解激光印花和超临界染色设备类型的技术操作规程；熟悉无水染色印花的基本方法；印花的基本方法；管理管理了解新型染整技术在生产过程对环境的适用性和产品质量的影响与控了解新型染整技术在生产过程对环境的适用性和产品质量的影响与控制方法、建立成本控制概念制方法、建立成本控制概念素养目标素养目标培养学生爱岗敬业精神，有较强职业责任感和创新意识；培养继续学培养学生爱岗敬业精神，有较强职业责任感和创新意识；培养继续学习能力和创新能力。习能力和创新能力。课 程 设 计 理 念实际实际会用会用理论理论

13、够用够用课 程 设 计 思 路S 紧密结合市场需求，与企业深入合作，以满足企业对紧密结合市场需求，与企业深入合作，以满足企业对创新人才需求为目标，在专业指导委员会统筹下，共创新人才需求为目标，在专业指导委员会统筹下，共同开发设计课程内容，制定课程标准；同开发设计课程内容，制定课程标准；S 以项目为导向，以具体工作任务为驱动来实施教学；以项目为导向，以具体工作任务为驱动来实施教学；S 合理设计教学情景，以学生为主体，教师为主导，采合理设计教学情景，以学生为主体，教师为主导，采取多种教学方法和手段，融教、学、做于一体；取多种教学方法和手段，融教、学、做于一体；S 课程直接服务于社会，满足企业对创新

14、人才的需求。课程直接服务于社会，满足企业对创新人才的需求。分析市场需求，设置课程分析市场需求，设置课程导入项目，优化任务序列导入项目，优化任务序列编制课程标准，编制课程标准， 设计教学设计教学情景，情景， 编制教学实施方案编制教学实施方案实施教学方案实施教学方案调查调查：印染企业产品开发印染企业产品开发岗位用人要求，岗位用人要求，企业技术创新需求企业技术创新需求参与课程设计参与课程设计提出意见提出意见提供各类实训提供各类实训实习条件实习条件课课 程程 设设 计计 程程 序序序号任务模块课程内容知识和技能点学时1新新型型染染整整技技术术未来纺未来纺织技术织技术熟悉新型纤维材料类型和新型染化助剂，

15、了解国内国外新型染整工艺和符合节能减排的环保染整加工技术3无水印无水印染技术染技术了解激光和超临界流体技术应用的基本原理，熟悉激光印花产品性能特征，掌握无水印染产品的质量标准。2环境友环境友好染整好染整加工加工熟悉生态染整技术，懂得清洁生产的重要性，了解清洁化生产与可持续发展的关系2累累 计计7理论课程内容2 2、教学内容与实施、教学内容与实施 来样分来样分析析了解超临了解超临界和激光界和激光技术工艺技术工艺原理原理及其及其工艺因素工艺因素对印染加对印染加工的影响工的影响了解无水了解无水印染工艺印染工艺对设备的对设备的依赖熟悉依赖熟悉无水印染无水印染工艺方法工艺方法工艺目工艺目的的工艺选工艺选

16、择择工序控工序控制制效果评效果评价价工序工序管理管理课程课程目标目标2 2、教学内容与实施、教学内容与实施教学内容组织教学内容组织工作过程工作过程能够熟能够熟悉技术悉技术创新的创新的基本程基本程序建立序建立技术创技术创新的基新的基本能力本能力熟悉无水熟悉无水印染产品印染产品的质量要的质量要求，掌握求，掌握检测无水检测无水加工产品加工产品操作要点操作要点分析各分析各类新型类新型纤维材纤维材料及染料及染化助剂化助剂结构与结构与性能性能教 学 内 容 安 排合理设计教学情景，任务驱动教学，合理设计教学情景，任务驱动教学，掌握基本知识要点；掌握基本知识要点；课堂为主课堂为主/实训室为辅实训室为辅工学结

17、合单位工学结合单位设计单项实训项目分组协作完成，锻设计单项实训项目分组协作完成，锻炼技能；炼技能； 提供认识见习提供认识见习 在实训场地，开展在实训场地，开展 单项技能训练；单项技能训练；理论学习与理论学习与单项技能训练单项技能训练阶段二阶段二 综合技能综合技能训练训练2 2、教学内容与实施、教学内容与实施 结合无水印染技术，自行结合无水印染技术，自行选择图案并设定工艺参数，完成选择图案并设定工艺参数，完成激光无水印花产品，组织学生进激光无水印花产品，组织学生进行评价，行评价，在企业和老师指导下在企业和老师指导下提升职业创新能力提升职业创新能力利用学校实训中心现场实训，教师利用学校实训中心现场

18、实训，教师指导，让学生上了解无水印染技术指导，让学生上了解无水印染技术的工艺流程的工艺流程 熟悉无水加工工艺参熟悉无水加工工艺参数设定对产品质量的影响数设定对产品质量的影响教学模式项目：无水印染项目：无水印染任务：激光印花任务：激光印花示例示例任务的导入任务的导入案例介绍案例介绍实验室实训实验室实训（1）准备若干经过无水染色的涤纶织物，一块由指）准备若干经过无水染色的涤纶织物，一块由指导教师示范在激光处理机上进行加工，另外由学生自导教师示范在激光处理机上进行加工，另外由学生自行加工一块，组织学生比较两块织物的差异，并进行行加工一块，组织学生比较两块织物的差异，并进行讨论；讨论；（2）教师讲解激

19、光工艺原理和激光加工的工艺参数）教师讲解激光工艺原理和激光加工的工艺参数设置方法，引入工艺影响因素分析，介绍激光加工设设置方法，引入工艺影响因素分析，介绍激光加工设备与工艺；备与工艺；（3）讲解某一花型的图案特征，介绍工艺流程及参）讲解某一花型的图案特征，介绍工艺流程及参数的确定依据，效果的评价。以多媒体形式进行；数的确定依据，效果的评价。以多媒体形式进行；（4）由学生重新领取织物并选择激光处理图案和处）由学生重新领取织物并选择激光处理图案和处理工艺参数设定，加工完毕将每人样品分组进行讲评理工艺参数设定，加工完毕将每人样品分组进行讲评并给出成绩评价。并给出成绩评价。2 2、教学内容与实施、教学

20、内容与实施课堂教学课堂教学参观见习参观见习知识讲授知识讲授综合实训综合实训教 学 模 式单项实训单项实训主动求学主动求学现场教学现场教学教师在教师在“做中教做中教”学生在学生在“做中学做中学”2 2、教学内容与实施、教学内容与实施教学方法教学方法理论教学理论教学案例教学案例教学实验教学实验教学课外自学课外自学动手能力团队协作动手能力团队协作多媒体课件多媒体课件课堂上的生产现场课堂上的生产现场教参、期刊杂志教参、期刊杂志专业网站专业网站3 3、教学方法与手段、教学方法与手段新型染整技术新型染整技术PPT课件课件染整工艺视频染整工艺视频染整设备运行动画染整设备运行动画3 3、教学方法与手段、教学方

21、法与手段习题练习习题练习/网络解答网络解答/专业网站自习专业网站自习 本课程教师队伍本课程教师队伍序号序号姓姓 名名性别性别年龄年龄专业技专业技术职务术职务专业领域专业领域在课程教学中承在课程教学中承担的任务担的任务1 1郑光洪郑光洪男男5959教授教授染整工程染整工程主讲教师主讲教师4 4、教学资源、教学资源自编教材：自编教材：1.超临界染色超临界染色 2.激光印花激光印花 3.新型纤维材料新型纤维材料 4.环境友好的染整加工环境友好的染整加工 5.智能仿生纤维材料仿生纤维材料校 内 实 训 条 件S 无水印染工艺实训室无水印染工艺实训室 配有卧式轧车小样机配有卧式轧车小样机 、高温小样机、

22、高温小样机 、常温小样机、常温小样机、成衣染色机成衣染色机 、高温高压筒子纱染色机、高温高压筒子纱染色机 、定型烘干小样机、定型烘干小样机 、绞纱染色机、转笼染、绞纱染色机、转笼染色机、色机、超临界染色机、激光处理机、超临界染色机、激光处理机、喷墨印花机、转移印花机喷墨印花机、转移印花机S 印染面料质量检测实训室印染面料质量检测实训室 包括包括pH 酸度计、对色灯箱、熨烫升华色牢酸度计、对色灯箱、熨烫升华色牢度仪、电子织物强力机、摩擦色牢度仪、耐洗牢度仪、全自动织物缩水率试验度仪、电子织物强力机、摩擦色牢度仪、耐洗牢度仪、全自动织物缩水率试验机、织物折皱弹性仪、甲醛分析仪等机、织物折皱弹性仪、

23、甲醛分析仪等S 四川省生态纺织品染整重点实验室四川省生态纺织品染整重点实验室S 全国无水印染技术创新研发中心全国无水印染技术创新研发中心4 4、教学资源、教学资源校 外 实 训 基 地 单 位 承 担 的 教 学 任 务 四川南地纺织品有限公司纺织品面料实践教学四川于智服饰有限公司激光技术实践教学成都金辉服装洗涤有限公司服装洗水技术实践教学川棉鑫兴印染股份有限公司纺织品染色技术实践教学 遂宁市新绿洲纺织有限公司纺织品印花技术实践教学 重庆3533印染服装总厂有限公司纺织品功能整理技术实践教学成都雷迪波尔服装有限公司纺织品服装制作技术实践教学雷剑服饰有限公司功能服装制作实践教学 广东开平信迪印染

24、厂有限公司无水印染实践教学四川宜宾丝丽雅线业股份有限公司纱线染色技术实践教学4 4、教学资源、教学资源教学管理教学管理教师互教师互评评学生评教学生评教教学评价教学评价教教 学学 评评 价价督导听督导听课课企业反馈企业反馈教教学学实实施施5、课程评价评教：成都成都纺纺专专课程考核方法与标准课程考核方法与标准5、课程评价项目项目理论教学理论教学项目化教学项目化教学课时数课时数52考核方式考核方式考查考查考查考查考核标准考核标准考勤考勤%10考勤考勤%10作业作业%30实验过程实验过程%70考试成绩考试成绩%60实验结果实验结果%20合计总评合计总评100合计总评合计总评100评学评学：超临界二氧化

25、碳染色技术目录超临界二氧化碳染色技术发展概况超临界二氧化碳染色技术发展概况1超临界二氧化碳染色技术原理超临界二氧化碳染色技术原理2超临界二氧化碳染色技术工艺流程超临界二氧化碳染色技术工艺流程3超临界二氧化碳染色技术发展关键点超临界二氧化碳染色技术发展关键点41.超临界二氧化碳染色技术发展概况1.1新型节能环保替代染色工艺的必要性 传统的染色工艺以水充当染料和织物中间的染色介质，前处理、染色和后整理均需耗费大量的水资源和化工原料，造成日益严重的环境污染。据有关资料统计，每100米印染布耗水量为2.54m3 ，耗费的染整化工助剂更难以计量。由于染色后排放的废水中含有未固着的染料和助剂，为了污水脱色

26、，企业一般都还要添加一定的化学品，因此更加重了废水的污染，与国家产业结构调整和资源环境优化背道而驰。因此，亟需研究新型节能新型环保的替代染色工艺。1.2超临界二氧化碳染色发展历史由于的压力各国纺织行业都在努力寻找一种新的染色方法以减少对水的需求量。不管是从当前或是从长远的角度来看，超临界染色技术都或许是实现这一目标的最好方法，人们对这项技术的兴趣越来越浓厚。1993年德国西北纺织研究中心的一个课题组对用超临界二氧化碳流体代替水进行洗涤分散染料染色最早提出设想。德国著名的机器制造商Jasper在汉诺威国际纺机展上，第一次展出了超临界二氧化碳流体染色小样机。 1995年德国Uhde高压技术有限公司

27、制造了容量稍大一些的超临界二氧化碳筒子纱中试染色设备，并先后在意大利米兰国际纺织展以及1997年日本大阪纺机展览会上展出。 近几年，Uhde Hochdrucktechnick Gmbh(德国)，Ciba-Gei (巴塞尔，瑞士)，Ciba Specialty Chemicals(美国)，Praxair (美国)，Kherson Cotton Pape(美国)，DTNW(德国)， Batelle National Institute(美国)，Weatherly(美国)， Obem(德国)，利兹大学(英国)，克莱姆森大学(美国)等也都相继开始无水染色技术研究工作，并取得了阶段性成果。2.超临界二

28、氧化碳染色技术原理2.1超临界流体简介 超临界流体（Supercritical Fluid）是一种温度和压力处于其临界点以上兼具液体和气体性质的流体。 纯净物质根据其温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失的现象该点被称为临界点。在临界点附近，会出现流体的等所有流体的物性发生急剧变化的现象。 超临界流体，粘度小，接近于气体，而密度又接近于液体，扩散系数为液体的10100倍，具有良好的溶解特性和良好的流动、传递特性。 而物质的溶解能力又与溶剂的密度直接相关。在临界点附近，超临界流体的密

29、度仅仅是温度和压力的函数，故在合适的温度和压力下，他来保证有足够强的溶解能力。常见物质临界点数据通常超临界流体通常超临界流体的使用范围是的使用范围是: 0.9 Tt 1.2 1.0 Pt 3.02.2超临界二氧化碳染色原理 超临界流体粘度小、相对密度大、扩散系数大、表面张力低、传质性能优良、超临界CO2流体的玻璃转换温度低。 由于这些特性，使超临界CO2流体具有良好的载体效应，适合作为染色中间体。而且在超临界状态下的CO2 流体中，因此本技术特别适用于如聚酯纤维类织物和致密纹理织物等疏水性强、上染基因少，吸湿性能差，在水中膨化小，难以用亲水性染料染色的布料的染色。 超临界二氧化碳超临界二氧化碳

30、染色装置图2.3超临界二氧化碳染色特点 由于超临界CO2流体本身固有的特 点，使其在充当染色介质时，染料用量 少、染色质量好、工序大大简化、印染 时间短、不需添加助剂，尤其适用于致 密纹理织物和军事上抗辐射用布的染色。 节省助剂：由于超临界CO2流体的优良的传质特性，在染色过程中不需要像传统工艺那样添加分散剂、附着剂、悬浮剂等各种表面活性剂； 节省染料：染料的吸收率可达90%以上，未被利用的染料可通过与CO2气体分离的形式很方便的回收； 大幅简化工序：本工艺省去了多次漂洗和耗时占地的干燥过程，将退浆，除油垢，染色、干燥等几个步骤一次完成； 印染时间明显缩短：传统染色过程需2小时，全部染整过程约

31、35天。而采用超临界CO2流体工艺染色过程只需20分钟，全部染整过程只需1天即可完成； 染色质量好：以超临界CO2流体为介质进行的染色，起色牢度，皂洗牢度，摩擦度均可达4级甚至5级。经粗略测算，采用无水染布技术可使染色成本降低50%，能耗降低60%以上。可为企业带来显著的。无水染色减少了企业水资源使用，大大减轻了对环境的污染，彻底解决了企业污水处理的问题，所以采用该技术为企业带来深远的。该技术从根本上解决印染行业水环境污染严重、资源消耗大的问题，是一种全新的。因此，是推动我国化学工程 和轻工染色行业技术进步和赶超国 际先进水平的有力之举。3.超临界二氧化碳染色技术工艺流程3.1将纯染料投入染料

32、釜中。将存于贮罐的CO2液体冷却，直接用柱塞泵压缩到染料釜，加压到预设的压力，并加热到预设的温度，溶解染料。 3.2将织物卷绕在中空、管壁布满小孔的不锈钢轴上，将不锈钢轴固定于高压染色釜内，关闭染色釜。 3.3，把染料送至高压染色釜的不锈钢轴内筒，流体在流经筒壁小孔向外扩散穿透织物层的过程中进行染色。 3.4通过循环泵逆向循环，增加流体在系统中的正反向循环次数，确保。 3.5染色结束后，流体通过分离釜释放压力，这时二氧化碳变为气体，降低了染料的溶解度，可使染料沉淀回收。不含染料的二氧化碳通过冷却器冷却后回收贮存于贮罐中。把染好的织物从染料釜中取出4.超临界二氧化碳染色技术发展关键点 超临界CO

33、2流体染色技术在理论和实际应用中存在一些需要重点解决的关键科学问题，在国内仍然处于实验室研究阶段，并未到达一定的工程化水平。 4.1染料：需要筛选用于超临界CO2流体染色，满足市场要求的浅、中、深色等三原色系列分散染料，要考虑染料溶解性、染色性与染料结构的关系等。 临界CO2流体中添加少量其他溶剂（即携带剂），能够提高染料的溶解性。因此，需要开展筛选适合各种染料、纤维的携带剂。 4.2染色工艺：在超临界CO2流体中染料的染色性随着体系的温度、压力而变化。由于染料结构、分子量大小不同，在超临界CO2流体中染料的亲水性与疏水性平衡、染料对纤维的亲和性、纤维的结构与性质的变化等，都需要认真进行应用基

34、础研究，获得相关的数据，进而揭示一些规律。 4.3染色装置：由于超临界二氧化碳流体染色装置价格高、属高温高压设备，在一定程度上影响了该技术的工业化应用。需要研究使染色装置投资成本与常规染色装置相近，并通过提高生产效率和独有的染色技术获得市场回报。 光触媒二氧化钛应用研究光触媒二氧化钛应用研究 1972年Flljishima和Honda在自然自然杂志上发表的关于TiOTiO2 2电极上光分解水的论文，标志着一个多相光催化多相光催化新时代的开始。涉及领域：涉及领域：化学、物理、材料研究内容：研究内容：太阳能的转化和储存、光化学合成目的：目的：探索多相光催化过程原理、提高光催化效率。光催化消除和降解

35、污染物成为其中最为活跃的一个研究方向。TiO2作为一种光催化剂，受到人们的广泛重视。利用TiO2、ZnO等半导体对有机污染物进行光催化降解，最终生成无毒无味的CO2、H2O及一些简单的无机物，正逐渐成为工业化技术，这为环境污染的消除开辟了广阔的前景。 光触媒基本用途光触媒基本用途光触媒：光触媒：在光照射下，自身不起变化，可以促进化学反应，能产生抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空气净化的作用。经过美国FDA认证，使用非常安全使用非常安全，TiO2光触媒氧氧化分解能力比碳纤维、臭氧更强化分解能力比碳纤维、臭氧更强，其空气净化等作用强大，它只提供反应场所，本身并不参与化学反应，故作用效果是持久。 3

36、0多年前，日本东京大学的研究生藤岛昭对TiO2光触媒作用的研究成果本多藤岛效果 倍受关注，之后许多学者对TiO2光触媒进行了大量的研究，使之今天能够商品化，TiO2光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健康的身体。光触媒作用原理光触媒作用原理 光触媒作为摧化剂，能降低化学反应能量，促进化学反应或加快其反应速度，但本身却不因化学反应产生变化或破坏本身结构。二氧化钛TiO2在吸收太阳光或照明光源中的紫外线后，在紫外线能量的激发下，从表面电子被激励起来而飞出，产生具有超强氧化能力的正穴(在电子飞出的同时，+正穴生成)，而电子又具有超强的还原能力，与空气中水气反应形成氧离子和氢氧自由基（O,HO)

37、, 这些具有极强氧化作用的活性氧、氢氧自由基能将有害有机物、污染物臭气、细菌等氧化分解成无害物质的二氧化碳和水，而电子同时起到还原反应，还原空气中的氧。形成的电子空穴有很强氧化能力，与附在二氧化钛表面的水起氧化反应后，生成氢氧自由基原子团，氢氧基原子团拥有很强氧化能力，能与有机化合物起氧化反应，最终将其转化成二氧化碳和水 应用领域应用领域抗菌纺织产品：医院抗菌纺织产品：医院 宾馆宾馆 学校学校 幼儿园汽幼儿园汽车、火车车厢，飞机机舱抗菌口罩、防护车、火车车厢，飞机机舱抗菌口罩、防护服装服装 外套外套 内衣内衣 鞋袜鞋袜 室内空气净化：居家医院办公室学校车站，室内空气净化：居家医院办公室学校车站

38、， 公共休公共休息室娱乐场所息室娱乐场所 汽车火车内空气净化器汽车火车内空气净化器 自洁作用：建筑外墙医疗器械、设备自洁作用：建筑外墙医疗器械、设备 瓷砖、洁具、瓷砖、洁具、灯具空调滤网玻璃灯具空调滤网玻璃 砖、交通护栏、路牌、隔音板砖、交通护栏、路牌、隔音板 、霓虹灯霓虹灯 车、船、飞机机身车、船、飞机机身 照明设施照明设施 城市雕塑城市雕塑 大气净化：建筑外墙公共场所大气净化：建筑外墙公共场所 高速公路隔音板高速公路隔音板 桥梁桥梁 烟囱烟囱 大型广告牌大型广告牌 水净化：水杯水净化：水杯 蓄水槽滤水器蓄水槽滤水器 游泳池游泳池 河床及石头河床及石头市市 场场 前前 景景 日本是世界光触媒

39、技术领先的国家，近年已在防污、抗菌、除臭、空气净化、纺织品 工业用布 亲水材料、水处理、可降解塑料许多方面达到了实用化水平，并形成相当规模的产业。由于光触媒在环境净化方面的用途广影响深，被称为光净化革命。据三菱综合研究所和日本经济新闻社等机构预测，2005年日本国内的光触媒及相关制品的市场规模将达到1200亿日元，未来的市场潜力将达到10000亿日元， 光触媒降温材料光触媒降温材料 日本玻璃板公司、松下电工公司、太阳工业公司 等组建联营企业：使用东京大学尖端科学技术研究中心 教授桥本和仁开发出的光触媒应用技术。 利用氧化钛制造光触媒：该材料具有接触到阳光就大量吸收水分的性质。在建筑物外壁和屋顶

40、刷上混有光触媒的涂料，然后泼上水，水就会薄薄地均匀地扩散，就像给建筑物洒上了水。水蒸发时就会带走热量，建筑物 的表面温度将因此大幅降低。东京大学去年夏天在学校和医院进行的试验，在屋顶上使用光触媒材料 后，建筑物表面的温度将下降约摄氏度。在百叶窗上使用光触媒材料后，也得 到了同样的结果。 市场预测 日本预计每年将投入亿日元的开发费。 开发项目：光触媒建材包括吸收雨水后能够清洁污垢的自净建材等在内， 光触媒建材的市场规模:约 为亿日元。 有关人士认为:如果实现新用途，市场规模将扩大到 亿日元左右。降低建筑物温度的新用途除了具有节能效果外，还有利于减轻城市温度在夏季异常升高的热岛效应，有可能成为光触

41、媒市场进一步扩大的起爆剂。 自洁抗菌瓷砖 将纳米二氧化钛配置成为溶胶涂制在瓷砖表面，当受到阳光照射时，利用氧化钛拥有防污、抗菌和除臭等作用。使瓷砖本身不易附着污物，即使粘上污物也可以轻松地用水冲洗掉。由于去污时使用的是太阳光（紫外线），所以去除NOx时不需要额外的能耗，不必担心保洁成本。同时，只要瓷砖不破损，其效果就会一直持续下去。 目前在日本外墙贴有使用光触媒技术的瓷砖的大厦共有约2000幢。如果将光触媒应用于玻璃的话，就可以制造出易于保洁的住宅玻璃，也可用于汽车的后视镜，以便在阴雨天时保持良好的后视效果。据生产丸之内大厦用瓷砖的东陶（TOTO）介绍，光触媒产品在日本国内市场的规模“大约为3

42、00亿日元（约合人民币19亿元），近12年正以年2030%的势头增长” 智能仿生纤维材料仿生纤维材料 摘要摘要: 简述了仿生学的相似原理及其在纤维类智能材料开发中的应用，对目前开发的仿生仿生智能纤维产品也进行了介绍。 一、仿生学与仿生学与智能纤维纤维 仿生学是模仿生物的科学： 研究生物系统的结构、物质、功能、能量转换、信息控制等特征, 将研究结果应用于技术系统,改善现有的技术工程设备,创造新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等的科学。 属于生物科学与技术科学之间的边缘科学：生理学、生物物理学、生物化学、物理学、数学、控制论、工程技术学等学科领域之间的交叉科学。任务：将生物系统的优异能力及产生的功

43、能原理和作用机理作为生物模型进行系统研究,再运用于新技术设备的设计与制造,或者使人造技术系统具有类似生物系统的特征。 仿生学功能： 丰富了人的思维想象能力, 拓宽了思维的视野,借助于生物界的一些结构、运动形式和规律等,为发现或发明新的事物、创立新的理论提供了科学的依据。生物界各种丰富多采的功能,具有极其复杂和精巧的机构,其奇妙的程度远远超过迄今为止的许多人造的机器。 智能纤维材料的功能： 模仿生命系统：感知环境变化；实时地改变自身的一种或多种性能参数；做出所期望的、能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。 这种集感知、驱动和信息处理于一体,形成类似生物材料那样具备自感知、自诊断、自适应、

44、自修复等智能性功能，是建立在以研究生物系统的结构、物质、功能、能量转换、信息控制等特征的仿生学基础上的应用边缘学科， 仿生学基础仿生学基础 仿生学的基础是模仿仿生学的基础是模仿, 一般都是模仿生命系统一般都是模仿生命系统构造和工作原理构造和工作原理, 侧重于整体性。侧重于整体性。 例如：例如： 模仿鱼尾模仿鱼尾,在船只后部装上舵在船只后部装上舵, 解决船的定嚮解决船的定嚮 模仿鸟的翅膀模仿鸟的翅膀, 设计出飞机的机翼设计出飞机的机翼; 根据昆虫的嗅觉器官，将化学反应转化为电根据昆虫的嗅觉器官，将化学反应转化为电信号的方式信号的方式, 研制出灵敏的气体分析仪研制出灵敏的气体分析仪; 模仿人脑神经

45、元的结构及其功能模仿人脑神经元的结构及其功能, 开发具有逻开发具有逻辑推理能力的人工神经网络系统辑推理能力的人工神经网络系统, 等等。等等。 WingsColorShape仿生智能纤维材料的进展与各种新仿生智能纤维材料的进展与各种新型智能纤维材料型智能纤维材料 基于仿生科学而进行的各种新型智能纤维基于仿生科学而进行的各种新型智能纤维材料的开发和研究正在各个领域广泛开展材料的开发和研究正在各个领域广泛开展,尽管生物的组织结构和功能非常精密并难尽管生物的组织结构和功能非常精密并难以捉摸以捉摸, 然而然而, 一旦了解到结构与功能的联一旦了解到结构与功能的联系方式系方式, 就可以在纺织纤维工业方面复制

46、出就可以在纺织纤维工业方面复制出所要求的具有生物功能的智能纤维产品所要求的具有生物功能的智能纤维产品, 从从而探索并开发与生物界对应的智能纤维材而探索并开发与生物界对应的智能纤维材料及其纺织产品料及其纺织产品 二、二、智能仿生纤维材料仿生纤维材料1荷叶结构与超级防水织物荷叶结构与超级防水织物水滴在荷叶上总是能聚成球形并四处滚动。经仔细观察水滴在荷叶上总是能聚成球形并四处滚动。经仔细观察, 可可以发现水珠在荷叶上滚动是由于荷叶表面有大量的微细凹以发现水珠在荷叶上滚动是由于荷叶表面有大量的微细凹凸结构。这些凹凸部分的表面均被一层表面张力很小的蜡凸结构。这些凹凸部分的表面均被一层表面张力很小的蜡状物

47、质所覆盖状物质所覆盖,水滴不能由此进入荷叶内部。进一步仔细地水滴不能由此进入荷叶内部。进一步仔细地观察观察, 发现水在荷叶上形成水珠将空气密封在荷叶表面的凹发现水在荷叶上形成水珠将空气密封在荷叶表面的凹坑里坑里, 覆盖在荷叶凹凸表面上的蜡状物质与空气之间的复合覆盖在荷叶凹凸表面上的蜡状物质与空气之间的复合界面起界面起 到了支撑水的作用。到了支撑水的作用。 由此由此, 人们模拟荷叶的这种组织结构特人们模拟荷叶的这种组织结构特征征, 用超细纤维制成了具有类似荷叶结用超细纤维制成了具有类似荷叶结构的织物。这种织物不仅有很好的防构的织物。这种织物不仅有很好的防水性水性, 而且还兼具透湿性和透气性而且还

48、兼具透湿性和透气性, 被被广泛应用于室外运动服、普通服装及广泛应用于室外运动服、普通服装及工业纺织品。工业纺织品。 另外另外, 由于这种新型织物同时具有透气由于这种新型织物同时具有透气、透湿和拒水功能、透湿和拒水功能, 故也能够用来制作故也能够用来制作滑雪服滑雪服,其在防水的同时能快速挥发人其在防水的同时能快速挥发人体运动时产生的汗湿气体运动时产生的汗湿气, 使人感觉更为使人感觉更为舒适。舒适。2 蝴蝶翅膀与金属光泽蝴蝶翅膀与金属光泽 生息在亚马逊河流域的闪蛱蝶周身闪烁一种钴蓝生息在亚马逊河流域的闪蛱蝶周身闪烁一种钴蓝色的色彩色的色彩, 具有金属般的光泽具有金属般的光泽, 被认为是最美丽的被认

49、为是最美丽的蝴蝶。闪蛱蝶翅膀的鳞片上平行而整齐地排列着蝴蝶。闪蛱蝶翅膀的鳞片上平行而整齐地排列着板状物板状物, 它们之间相距约它们之间相距约0.17m。这种板状物高。这种板状物高约约2m , 两侧有类似蕨类植物叶状的细小突起。两侧有类似蕨类植物叶状的细小突起。经对这种蝴蝶的仔细观察和对其翅膀形态结构的经对这种蝴蝶的仔细观察和对其翅膀形态结构的多次研究多次研究, 发现当光线射在蝴蝶翅膀的鳞片上时发现当光线射在蝴蝶翅膀的鳞片上时, 大部分入射光进入狭缝大部分入射光进入狭缝, 在壁内部不断反射、折射在壁内部不断反射、折射、干涉、干涉, 并增大幅度并增大幅度, 产生鲜明的深色光泽。产生鲜明的深色光泽。

50、 闪蛱蝶的鳞片结构可以增加蓝光波长的振幅闪蛱蝶的鳞片结构可以增加蓝光波长的振幅, 从而从而使相应的色彩更加深浓使相应的色彩更加深浓/鲜艳鲜艳. 据此据此,仿照闪蛱蝶翅膀的结构形态仿照闪蛱蝶翅膀的结构形态, 开发出多层扁开发出多层扁平纤维织物：平纤维织物： 这种纤维是用两种不同热收缩率的聚酯混合熔融这种纤维是用两种不同热收缩率的聚酯混合熔融纺丝后进行热处理纺丝后进行热处理, 并每隔并每隔0.120.13mm 周期性周期性地形成一个扭曲螺旋的纤维。采用这种螺旋纤维地形成一个扭曲螺旋的纤维。采用这种螺旋纤维编织成织物后编织成织物后, 可使入射光在纤维的平行部与垂直可使入射光在纤维的平行部与垂直部来回