【成果推荐】植物染料工业化生产及其环保染色关键技术——常州大学研发团队

   发布时间: 2019-10-31    访问次数: 19

植物染料工业化生产及其环保染色关键技术


(一)综合介绍

印染的高污染问题一直是行业发展的瓶颈, 随着环保制度的严格性和长效性,印染行业的节能减排开始着力从末端处理转向源头控制。以绿色设计、绿色原料、清洁生产、循环利用作为产业特征,才是印染行业转型升级和可持续发展的必由之路,才能较快实现“科技、绿色、时尚”新的产业定位目标。

植物染料从植物体中提取,无毒无害,对皮肤无过敏和致癌性;具有较好的生物可降解性和环境相容性;染色品柔和典雅;大多为中药,在染色过程中,其药物和香味成分与色素一起被织物吸收,赋予面料抗菌消炎及舒筋活血等医疗保健功效。在当今人们崇尚绿色消费品的浪潮冲击下,植物染必将有广阔的发展前景。

       长期以来,国内外在植物染料开发和应用方面,多采用容器中熬煮、浸泡染色的手工化、小作坊和我国西南地区制作靛泥、靛泥染色的家庭作坊的方式,植物染产品色牢度差、色彩单一、染色不匀、重现性差。究其原因,正因工业高纯度、标准化的植物染料及环保染色关键技术的缺乏才阻碍植物染产业化实现。

针对以上问题,本项目以植物染料有效组分为依据,以其物化性质差异为切入点,对植物提取物分离、纯化、干燥成粉等关键技术进行研究和开发,生产工业标准化、稳定性高、纯度值好的植物染料,为植物染色产业化提供关键基础原料保障;研究植物染料与纤维楔合特点,开发基于稳定提质的高效绿色环保染色技术。从源头引入绿色原料替代合成化合物,同时建立绿色环保染色关键技术体系,实现植物染产品满意的染色性能和色彩效果,从源头解决环保问题。本项目的实施有利于满足人民美好生活需求和推动印染行业升级需求,符合科技创新、责任担当的绿色产业发展趋势,涵盖植物种植、植物染料、纤维、纱线、面料、成衣全产业链上下游多产业融合绿色发展,实现内衣、家居服、女装、袜子、婴童草木染终端产品,满足大众对纺织品个性化、绿色化的消费需求。同时以技术和产业,实现了对贫困山区的精准扶贫。


(二)创新要点

 1. 发明了水/乙醇萃取-长间隔臂树脂分离-低温超声场强化的耦合技术,实现植物染料的工业化提取

 在深入研究天然提取物的单项分离技术原理的基础上,研发出多过程耦合技术:采用低温超声场强化技术,针对不同植物特性,以水或水/酒精为溶剂,完成植物染料高效粗提,提取率达30%;采用吸附分离技术,根据植物染料分子结构特点,自主研发了可工业化的长间隔臂分离树脂,去除粗提物中的蛋白质、胶糖等杂质,纯化率达89%;采用喷雾干燥的制剂技术,结合粉体化设备,开发了红、黄、蓝、棕、紫、黑、灰7种色系的粉体植物染料,首次实现了植物染料对季节、地域无依赖的系列化、粉体化、稳定化、批量化生产,为植物染色技术工业化奠定了基础。

 2. 研发出植物染料的天然纤维系列化无盐染色技术,有效解决相关污染问题

 在深入研究天然纤维染色理论的基础上,发明了植物染料的天然纤维系列化无盐染色技术:采用壳聚糖改性纤维素纤维后再染色的方法,实现了非靛蓝植物染料对纤维素纤维的无盐染色,解决了结合性、匀染性和上染率的问题;发明精准调控染液pH值的技术,实现了非靛蓝植物染料对蛋白质纤维的无盐染色,各项色牢度指标可达3级以上;采用天然还原剂的还原染色技术,实现了靛蓝植物染料无盐染色同时废水不含硫化合物,CODCr低于300mg/L。该系列化无盐染色技术,明显提高了植物染料在天然纤维上的匀染性、上染率、色牢度等染色性能,有效实现了染色过程的环境友好,大幅降低了印染废水的处理成本。

 3. 创新了高校产学研模式,成功实现了多学科、多产业、多链节的交融产业合作方式

 以该生态环保植物染为主线,常州大学牵头制定了首个中国植物染料标准和建立了中国植物染(草木染)产业联盟,创新了产学研深度融合方式,建设了各个链节的示范基地包括:植物原料种植基地、植物染料生产工厂,散纤、纱线、面料、成衣植物染企业,提取残渣处理企业。成功推进了高校研究开发、企业实施技术的科技成果转化从源头到市场终端全程的多学科、多产业、一二三产精诚合作模式,更重要的是,各个链节的实体都因合作而获得创新动能,实现了自主的绿色品牌、创新产品,有力促进了行业的科技进步、转型升级、可持续发展,成功探索了一条助力精准扶贫的科技之路。


(三)技术指标

  农业种植、植物染料及植物染散纤、纱线、面料、成衣的整条绿色产业链都有相关技术指标,多,略。