《The Journal of Supercritical Fluids》：Dry and Chemical-Free Chromatic Homogenization of Mixed-Colored Waste Polyester Textiles Using Supercritical CO?
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为解决废涤纶纺织品因颜色混杂难以直接回收利用的问题，研究人员开展了一项利用超临界二氧化碳（ScCO?）对分散染料染色的混合色废涤纶进行色谱均质化的研究。结果表明，在120°C、25?MPa条件下处理60分钟，可使不同颜色的纺织品染料分子重新分布，形成均匀的新色调，且色牢度和拉伸强度均得到保持。该方法为纺织废料的可持续回用与回收提供了一种无水、无化学添加的绿色新途径。
在全球纺织业迈向循环经济的进程中，如何处理日益堆积的废旧纺织品，尤其是占主导地位的涤纶（PET）废料，已成为一个紧迫的挑战。涤纶占全球纤维产量的57%，但来自消费前和消费后回收的纺织品却不足1%。阻碍其回收再利用的关键“拦路虎”之一，就是附着在纤维上、成分复杂且难以去除的染料。传统的化学脱色方法（例如使用连二亚硫酸钠、甲酸等）虽然有效，但往往依赖有毒或有害化学品，对环境不友好。物理脱色方法，如使用超临界二氧化碳（ScCO?），作为一种高效、可持续的替代方案已被引入。然而，无论是去除染料还是迁移染料，目标都是将有色纺织品变成无色或单色，这个过程本身仍可能消耗能源和资源。有没有一种更聪明的方法，不是费力地去掉颜色，而是让废料中杂乱的颜色“和谐共处”，自动混合成一个统一的新颜色，从而直接得到可用于再生产的、色泽一致的回收料呢？这项发表在《The Journal of Supercritical Fluids》上的研究，正是提出了这样一种新颖的思路：利用超临界二氧化碳实现混合色废涤纶纺织品的“色谱均质化”，为纺织废料的可持续回用与回收开辟了一条无水、无化学添加的干法新路径。
研究人员开展此项研究，主要运用了几个关键技术方法：首先，他们采用超临界二氧化碳（ScCO?）处理系统作为核心反应介质，在120°C和25 MPa的特定条件下运行。其次，研究设计了混合色纺织品模拟废料，将预先用三种商用分散染料（Terasil皇家蓝SC、Terasil金黄2803、Colortex橙PE-3330）分别染色的涤纶织物，按七种不同重量比例（如1:1:1, 1:0.5:1.5等）组合，总重恒定为3克。第三，他们通过色强度（K/S值）测量（使用分光光度计，基于Kubelka-Munk方程）来定量评估颜色均一化效果。此外，还按照国际标准（ISO）系统评估了处理前后纺织品的耐洗色牢度、耐摩擦色牢度（干/湿）以及拉伸强度，以全面考察该方法的实用性与对纤维性能的影响。
3.1. 超临界CO?中混合色废涤纶纺织品的色谱均质化分析
通过将蓝、黄、橙三色涤纶混合物在ScCO?中处理，研究人员发现，样品失去了原本鲜明的个体颜色，融合形成了一种全新的均匀色调。颜色测量（K/S值）证实，处理后每组内不同颜色样品的K/S值趋于收敛，标准偏差仅在0.06-0.38之间，证明了色彩的高度均一性。这一过程遵循勒夏特列平衡原理、织物-ScCO?-染料相间的分配平衡以及减色混合原理。视觉观察也直观地证实了这一点，处理后的织物呈现出单一的新色调。研究还发现，最终色调可以通过调整初始有色织物的混合比例来调控。例如，以黄色和橙色为主的混合物会产生更温暖、更饱和的色调（K/S值更高），而以蓝色为主的混合物则产生更冷、强度较低的色调（K/S值较低）。
3.2. 混合色废涤纶纺织品色谱均质化前后耐洗、耐摩擦色牢度及织物强度分析
研究表明，经过ScCO?色谱均质化处理后，涤纶纺织品依然保持了优异的色牢度。耐洗色牢度评分普遍为最高的5级（优秀），仅在少数蓝色为主的组中为4/5级（很好）。干湿摩擦色牢度也基本保持在4/5级，表明染料在纤维内部固定牢固，不易迁移或脱落。更重要的是，拉伸强度测试显示，处理前后织物的经向强度（约238-245 N）几乎没有任何变化，最大差异仅在2-3 N之间，意味着纤维的机械完整性得到了100%的保留。这证实了ScCO?处理过程不会导致纤维降解或聚合物链断裂。
本研究结论表明，超临界二氧化碳处理是一种高效、干燥的色谱均质化与颜色转化方法。在120°C和25 MPa下处理60分钟，可促使染料分子完全解吸、扩散和再分布，从而消除原始个体颜色，在所有混合物中形成新的、均匀的色调。最终色调可通过调整初始有色织物的重量比例进行调制，且符合减色混合原理。该过程是热力学控制的，直至染料分子、涤纶基质和ScCO?介质之间达到化学势平衡。无水的超临界环境防止了染料的水解损失，确保颜色重新分布仅通过聚合物基质内的扩散和吸附-解吸循环进行。处理后纺织品表现出优异的耐洗和耐摩擦色牢度，同时拉伸强度完全保留，机械性能未受损害。这些发现共同确立了ScCO?作为一种可持续、高效且多功能的方法，用于涤纶纺织品的重新着色、色彩调和与回收。它能够实现可预测的色调形成，资源消耗最小化，并产出适用于循环经济应用的高质量、结构完好的织物，为减少重新染色需求、促进纺织废料的可持续再利用提供了创新的技术途径。
