本发明具体涉及一种光致发光纤维的染色方法。
背景技术：
光致发光纤维是一种以涤纶、锦纶或丙纶等纺丝原料为基材，通过添加稀土长余辉发光材料及功能助剂，经特殊纺丝工艺制成的光致蓄光型发光纤维。此纤维只需吸收任何可见光10分钟，即可持续发光十小时以上，且无限次循环使用。该纤维绿色、环保、节能，可广泛应用于救援、夜间作业、消防应急、交通运输、建筑装潢、航空航海以及服装服饰等领域。
近几年来，国内外研制出多种稀土发光激活材料，由于具有初始亮度高、余辉时间长、无放射性危害等优点被人们接受，且发光材料发出峰值为450～580nm的发射光谱，可呈现蓝、蓝绿、绿、绿黄、黄等颜色的长余辉发光。但随着发光纤维的应用领域的拓展，上述颜色种类有限，远远满足不了发光纤维与其他纤维材料结合使用时，颜色匹配的问题。因此，急需开发出颜色丰富多彩的发光纤维，最好的方法是使发光纤维类似于普通的纺织纤维一样，可以通过染料染色来实现颜色的多样化。
目前商业化生产的发光纤维主要是稀土铝酸盐发光纤维，该类纤维具有良好的长余辉性能，化学性能较稳定，但缺点也很明显，耐水性差且发光颜色比较单一。因发光材料中含有较多碱土金属氧化物，在水中容易水解呈强碱性，在酸性介质中容易起中和反应，发光材料遭到破坏。这使发光纤维经传统染色工艺处理后，亮度大幅降低，极大限制了发光纤维这一优异功能材料的推广应用。
为了提高发光纤维的使用性能，需对发光材料进行抗水解处理，如采用表面包覆、表面改性等技术提高发光材料的耐水性能，但这些处理方法对解决发光材料的抗水解性不是很彻底，采用常规的染色方法染色发光纤维，纤维中的发光材料仍会发生水解，以及染色助剂会破坏发光材料的性能，从而染色后发光纤维亮度降幅仍旧明显。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题，在于提供一种光致发光纤维的染色方法，采用超临界流体技术对发光纤维进行染色。
本发明是这样实现的：一种光致发光纤维的染色方法，先配置一染色系统，所述染色系统包括一循环泵，还包括依次连接的CO2钢瓶、加压泵、加热器、染料釜、高压染色釜、减压阀、降温器、分离釜、CO2储瓶、过滤器、冷凝器，且所述冷凝器连接至CO2钢瓶；所述循环泵一端与染料釜连接，另一端与高压染色釜连接；
所述染色方法包括以下步骤：
(1)将光致发光纤维按照预设的松散度络在多孔纱筒上，并放置于高压染色釜内的筒子架中；在染料釜中加入染料；
(2)设置高压染色釜的温度和压力值，打开CO2钢瓶向染料釜和高压染色釜内输气，并开启加热装置对CO2进行加热，当CO2钢瓶内压力和系统压力达到平衡时，开启加压泵对CO2进行加压后再输送到染料釜、高压染色釜中；同时开启循环泵，在气流作用下，筒子架旋转；
(3)当高压染色釜的温度和压力达到设定值后，保持恒温恒压，开始染色至达到预设的时间；
(4)关闭加压泵、循环泵以及加热器，打开减压阀泄压，使流体经过降温器降温后流至分离釜，当流体压力达到7.2MPa以下、温度达到30℃以下时，回收二氧化碳和染料；
(5)继续泄压、降温至常温常压，打开高压染色釜，取出染好的发光纤维。
进一步地，所述步骤(2)中，筒子架的旋转速度为0.3r/s～0.5r/s；所述筒子架包括复数根空心的染色杆，每所述染色杆上均匀分布有复数个孔洞，每所述孔洞的孔径为4mm～8mm，且相邻两孔洞之间的间距为3mm～7mm；所述多孔纱筒套设于染色杆上。
进一步地，所述步骤(3)中，染色条件为：温度80～160℃，压力18～30MPa，染色20～60min；其中，光致发光纤维与染料质量比为20～100：1。
本发明的优点在于：利用超临界CO2流体对物质具有很强的溶解性，粘度低和较高的扩散性能的特点，可以携带染料很容易地进入发光纤维内部对发光纤维进行染色；超临界CO2流体无需介质水和染色助剂，可以有效防止发光纤维中发光粉的水解，大大保护发光纤维的发光度，实现了发光纤维的有效染色；本发明工艺可行、质量可靠，节能又环保。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中染色系统的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，一种光致发光纤维的染色方法，先配置一染色系统100，所述染色系统100包括一循环泵B，还包括依次连接的CO2钢瓶1、加压泵2、加热器3、染料釜4、高压染色釜5、减压阀6、降温器7、分离釜8、CO2储瓶9、过滤器10、冷凝器11，且所述冷凝器11连接至CO2钢瓶1；所述循环泵B一端与染料釜4连接，另一端与高压染色釜5连接；
所述染色方法包括以下步骤：
(1)将光致发光纤维按照预设的松散度络在多孔纱筒上，并放置于高压染色釜5内的筒子架中；在染料釜4(染料釜4为超临界流体染色装置)中加入染料；
(2)设置高压染色釜5的温度和压力值，打开CO2钢瓶1向染料釜4和高压染色釜5内输气，并开启加热装置对CO2进行加热，当CO2钢瓶1内压力和系统压力达到平衡时，开启加压泵2对CO2进行加压后再输送到染料釜4、高压染色釜5中；同时开启循环泵B使染料釜4和高压染色釜5中的流体处于循环状态，在气流作用下，筒子架旋转；
筒子架的旋转速度为0.3r/s～0.5r/s；所述筒子架包括复数根空心的染色杆，每所述染色杆上均匀分布有复数个孔洞，每所述孔洞的孔径为4mm～8mm，且相邻两孔洞之间的间距为3mm～7mm；所述多孔纱筒套设于染色杆上。工作时，溶融好的染液会充满染色杆内部，在压力和旋转力下，染液从孔洞向发光纤维内部渗透扩散，同时高压染色釜5中的染色液从发光纤维的外部向内部渗透扩散，实现内外相结合的双向染色。
(3)当高压染色釜5的温度和压力达到设定值后，保持恒温恒压，开始染色至达到预设的时间；染色条件为：温度80～160℃，压力18～30MPa，染色20～60min；其中，光致发光纤维与染料质量比为20～100：1。
(4)关闭加压泵2、循环泵B以及加热器3，打开减压阀6泄压，使流体经过降温器7降温后流至分离釜8，当流体压力达到7.2MPa以下、温度达到30℃以下时，回收二氧化碳和染料；
(5)继续泄压、降温至常温常压，打开高压染色釜5，取出染好的发光纤维。
下面用具体实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
一种涤纶光致发光纤维的染色方法
(1)将75kg的涤纶光致发光纤维依据一定的松散度络在多孔纱筒上，并放置于高压染色釜5内的筒子架中；在染料釜4中加入1.5kg的分散橙S-4RL染料；
(2)设置高压染色釜5的温度和压力的目标值分别为160℃和18MPa，打开CO2钢瓶1向染料釜4和高压染色釜5内输气，并开启加热装置对CO2进行加热，当CO2钢瓶1内压力和系统压力达到平衡时，开启加压泵2对CO2进行加压后再输送到染料釜4、高压染色釜5中；同时开启循环泵使系统流体处于循环状态，在系统气流作用下，筒子架以0.4r/s的速度旋转；
(3)当系统内温度和压力达到设定值后，保持恒温恒压，染色开始计时；
(4)在恒温恒压下染色20min后，关闭高压泵、循环泵以及加热器3，打开减压阀6泄压，使流体经过分离釜8，当流体压力达到7.2MPa以下、温度达到30℃以下进行剩余二氧化碳和染料的回收；
(5)继续释压、降温至常态，打开染色釜，取出染色好的涤纶光致发光纤维。
实施例2
一种锦纶光致发光纤维的染色方法
(1)将90kg锦纶光致发光纤维依据一定的松散度络在多孔纱筒上，并放置于高压染色釜5内的筒子架中；在超临界流体染色装置的染料釜4中加入4.5kg的酸性蓝80染料；
(2)设置高压染色釜5的温度和压力的目标值分别为80℃和22MPa，打开CO2钢瓶1向染料釜4和高压染色釜5内输气，并开启加热装置对CO2进行加热，当CO2钢瓶1内压力和系统压力达到平衡时，开启加压泵2对CO2进行加压后再输送到染料釜4、高压染色釜5中；同时开启循环泵使系统流体处于循环状态，在系统气流作用下，筒子架以0.3r/s的速度旋转；
(3)当系统内温度和压力达到设定值后，保持恒温恒压，染色开始计时；
(4)在恒温恒压下染色30min后，关闭高压泵、循环泵以及加热器3，打开减压阀6泄压，使流体经过分离釜8，当流体压力达到7.2MPa以下、温度达到30℃以下进行剩余二氧化碳和染料的回收；
(5)继续释压、降温至常态，打开染色釜，取出染色好的锦纶光致发光纤维。
实施例3
本部分与实施例2不同之处在于：
(1)将190kg丙纶光致发光纤维依据一定的松散度络在多孔纱筒上，并放置于高压染色釜5内的筒子架中；在超临界流体染色装置的染料釜4中加入1.9kg的酸性蓝80染料；
(2)设置高压染色釜5的温度和压力的目标值分别为120℃和30MPa，筒子架以0.5r/s的速度旋转；
(4)在恒温恒压下染色60min。
本发明利用超临界CO2流体对物质具有很强的溶解性，粘度低和较高的扩散性能，可以携带染料很容易地进入发光纤维内部进行染色；并且超临界CO2流体无需介质水和染色助剂，可以有效防止发光纤维中发光粉的水解，大大保护发光纤维的发光度。本发明突破了传统方法染色发光纤维后纤维发光性能降幅显著的技术瓶颈，且染色纤维颜色丰富，质量优越。
本发明对发光纤维进行无水染色，有效解决了发光纤维在传统染色过程中发光材料易发生水解，以及染色助剂对纤维中发光材料性能的破坏，致使纤维经染色后发光亮度大幅下降的问题；本发明的染色方法工艺可行，颜色丰富，质量可靠，且节能又环保。