کاربرد فناوری نانو در رنگرزی منسوجات

نانو فناوری مفهوم جدیدی نیست. نانو فناوری یعنی استفاده از اجزایی که حداقل یک بعد آن‌ها، در ابعاد نانو باشد .نانو فناوری دانشی است که به مطالعه و دست‌کاری مواد در سطح اتم‌ها یا مولکول‌ها می‌پردازد. اين فناوري به‌عنوان يك فناوری بین رشته­اي موجب رشد روزافزون بازار محصولات نانویی شده است.

• تعریف رنگرزی و سازوکار آن

رنگرزی[1] یک فرآیند شیمیایی است که در آن رنگینه[2] به دلیل تمایل ذاتی در سطح الیاف جذب و سپس به درون الیاف نفوذ می‏کنند. بنابراین سازوکارهای نگه‏داری رنگینه توسط لیف بسیار حائز اهمیت است. سازوکارهای متعددی برای نگه‏داری رنگینه توسط لیف وجود دارد که درجدول 1، سازوکار رنگرزی هر لیف با رنگینه ویژه مشخص‌شده است [1].

جدول 1: رنگرزی الیاف با رنگینه­هاو سازوکار مربوطه [1]

الیاف	رنگینه	سازوکار	الیاف	رنگینه­	سازوکار
الیاف سلولزی (پنبه، کتان، ویسکوز)	مستقیم	پیوند هیدروژنی	الیاف پروتئینی (پشم و ابریشم)	اسیدی	پیوند نمکی
	ر‏اکتیو	پیوند کووالانسی		دندانه‏ای، راکتیو	پیوند کووالانسی
	خمی، گوگردی، آزوئیکی	غیرمحلول کردن	نایلون	اسیدی	پیوند نمکی
پلی‏استر و استات سلولز	دیسپرس	تشکیل محلول جامد		ر‏اکتیو	پیوند کووالانسی
آکریلیک	بازیک	پیوند نمکی

• آمار جهانی مصرف رنگ

انتظار می­رود حجم بازار جهانی رنگینه و رنگدانه از سال 2013 تا 2018 رشد 6/3 % داشته باشد و به 11 میلیون تن در سال 2018 برسد. آسیا- اقیانوسیه با اقتصادهای پررونق و تولیدهای گسترده یکی از بزرگ­ترین مصرف­کنندگان در پنج سال آینده خواهند بود. کشور چین به‌تنهایی بزرگ‌ترین مصرف‌کننده در جهان و سریع­ترین رشد بازار جهانی را داشته است. پس‌ازآن کشور هند، رشد سریع داشته است، اما مقدار تقاضا هنوز از چین کمتر است. چین به‌تنهایی دوپنجم از کل بازار را در سال‌های 2008 تا 2013 به خود اختصاص داده است. پیش­بینی می­شود تقاضای جهانی برای رنگینه­ها و رنگ‌دانه‌های آلی در سال 2019 بیش از 30 بیلیون دلار باشد. بازار نساجی بیش از نیمی از تقاضای جهانی رنگ و رنگ‌دانه‌های آلی را در سال 2014 به خود اختصاص داده است. منطقه آسیا به دلیل کثرت کارخانه‌ها تولید منسوج و محصولات پلاستیکی، بیش‌ترین مصرف­کننده رنگینه و رنگدانه می­باشد [2].

• اهمیت به‌کارگیری فناوری نانو در رنگرزی منسوجات

یکنواختی رنگرزی، میزان جذب رنگ بالا، ثبات رنگی مناسب، عدم اثرگذاری سوء روی خواص لیف و پساب رنگی غیر سمی ازجمله پارامترهای مهم در انتخاب مواد رنگزا و فرآیند رنگرزی است. آشکار است که تلاش­هایی باید برای توسعه یک روش رنگرزی جدید برای تسریع سرعت رنگرزی، افزایش جذب رنگ و ثبات رنگی، رنگرزی منسوجات فاقد گروه­های عاملی و بهبود پساب رنگرزی صورت گیرد.

یکی از روش­های نوین و پیشرفته در این زمینه، استفاده از فناوری نانو است. فناوری نانو می­تواند با انتخاب مواد مناسب رنگرزی و همچنین بهینه کردن این فرآیند، گامی مؤثر در بهبود فرایند رنگرزی داشته باشد. فناوری نانو می­تواند به روش­های زیر در بهبود فرآیند رنگرزی منسوجات نقش مهمی داشته باشد:

• استفاده از رنگدانه­های نانومقیاس به‌صورت مستقیم به‌عنوان رنگینه
• عمل نمودن سطح منسوجات با  پوشش­هایی از نانو ساختارهاکه آب‌دوستی و رنگ­پذیری را بهبود بخشد.
• پوشش دادن پارچه رنگ‌شده با نانو لایه برای بهبود ثبات رنگی
• تصفیه پساب رنگ

ازجمله مزایای کاربرد فناوری نانو در رنگرزی منسوجات می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش عمق رنگی،
• کاهش مصرف انرژی و مواد،
• رنگ‌پذیر کردن الیاف عدم جاذب رنگینه،
• چند منظوره کردن پارچه (ضد باکتری، ضد آب و غیره)،
• افزایش ثبات رنگی(ثبات شستشویی، نوری، سایشی و غیره)،
• بهبود پساب رنگرزی

استفاده از نانو موادی نظیر درخت­سان­ها[3]، سیکلودکسترین‏ها[4]، نانو رس، کیتوسان، نانو ذرات فلزی و فناوری پلاسما تنها گوشه‏ای از کاربردهای فناوری نانو در این شاخه از علم است که در این گزارش به بحث و بررسی این مواد پرداخته می‏شود.

• نانو مواد و فناوری‌های نانوی به‌کاررفته در فرآیند رنگرزی منسوجات

4-1-سیکلودکسترین‏ها

سیکلودکسترین‏ها یکی از پرکاربردترین مواد نانو در نساجی می‏باشند و به سه دسته آلفا، بتا و گاما سیکلودکسترین تقسیم­بندی می‏شوند (شکل 1). مشخصه اصلی سیکلودکسترین­ها، توانایی آن‌ها در تشکیل کمپلکس جامد (کمپلکس میزبان-میهمان) با گستره وسیعی از ترکیبات جامد، مایع و گاز از طریق ترکیب مولکولی است. این مواد به دلیل برخورداری از دو قسمت آب­دوست و آب­گریز، مکان‏های خوبی برای جذب مواد رنگزا با سازوکارهای ایجاد پیوندهای هیدروژنی و یا تشکیل محلول جامد می‏باشد.

 

شکل 1. ساختار و ابعاد آلفا، بتا و گاما سیکلودکسترین [1]

از این مواد برای اصلاح سطحی پارچه‎‏های پنبه ، پلی­استر، پشم، پلی‌پروپیلن و غیره استفاده‌شده است که در همه موارد باعث افزایش جذب رنگزا توسط پارچه و افزایش ثبات شستشویی شده و در برخی موارد گزارش‌شده که ثبات سایشی منسوجات رنگ‌شده نیز افزایش‌یافته است [3-5].

4-2-درخت­سان

پلیمرهای شاخه­ای[5] را می­توان به دو گروه  پلیمرهای درخت­سان (ساختار شاخه­دار یکنواخت) و فوق­العاده شاخه­دار (حالت تصادفی) تقسیم کرد. درخت­سان­ها گروهی از پلیمرهای بسیار شاخه­دار با وزن مولکولی پایین هستند که دارای گروه­های عاملی متعدد با یک هسته مرکزی و گروه­های انتهایی پایانی می­باشند (شکل 2). ماهیت گروه­های عاملی بیرونی، تعیین‌کننده حلالیت و واکنش­پذیری درخت­سان­ها است.

پلی­پروپیلن­ایمین[6] و پلی­آمیدوآمین[7] دو درخت­سان پرکاربرد هستند که دارای گروه انتهایی آمین می­باشند. وجود گروه‏های انتهایی زیاد باعث شده این مواد کاربرد زیادی در اصلاح پارچه‏ها نایلونی داشته باشند. از سوی دیگر این مواد بر روی پارچه‏های پنبه‏ای، پشمی و غیره استفاده می‏شود تا علاوه بر بهبود رنگرزی از خواص منحصربه‌فرد ضد میکروبی آن نیز استفاده شود. این مواد با برخورداری از اندازه مولکولی کوچک، به‌راحتی درون لیف نفوذ می­کنند و رمق­کشی و تثبیت رنگ­های راکتیو روی الیاف اصلاح یافته را بهبود می­بخشند.

شکل2. نمای کلی از درخت­سان­ها

4– 3- نانو ذرات فلزی

پارچه­های طبیعی (پنبه­ای و پشمی) چندمنظوره نظیر پارچه­های رنگ­شده، ضد میکروب و محافظ در برابر پرتو فرابنفش به‌طور مؤثر توسط سنتز درجای[8] نانو ذرات نقره درون پارچه قابل تهیه است (شکل 3). به‌منظور نشاندن نانو ذرات روی سطح پارچه، می­توان پارچه موردنظر را درون محلول نیترات نقره غوطه­ور ساخت و سپس دمای محلول را تا نقطه‌جوش بالا برد. سپس محلول تری­سدیم سیترات را به‌صورت قطره­ای به مخلوط اضافه شود.

شکل 3. نمای ترسیمی از عمل نمودن پارچه طبیعی با نانو ذرات نقره

4-4- نانو ذرات خاک رس

خاک رس به‌طورمعمول دارای ساختار لایه­ای متشکل از سیلیکات آلومینیوم آبدار در ابعاد بسیار کوچک است. در نساجی به دو روش از این نانو ذرات استفاده می‏شود: 1- نانو پوشش‌دار کردن سطح الیاف، که به علت تمایل رنگینه به نانو ذرات، جذب رنگینه از طریق پیوندهای هیدروژنی افزایش‌یافته و رنگینه بیشتری روی پارچه جذب می‏شود؛ 2- مخلوط کردن حین فرایند ذوب ریسی الیاف، که در این حالت این مواد وارد شبکه الیاف شده و به طبع باعث افزایش جذب رنگ پارچه نهایی می‏شود.

4-5- فناوری پلاسما

پلاسما یک گاز یونیزه شده با تراکم برابر از بارهای منفی و مثبت است که در محدوده بسیار گسترده­ای از دما و فشار وجود دارد. پلاسمادر کنار حالت‏های جامد- مایع- گاز، به حالت چهارم ماده نیز معروف است که انرژی فعال‌سازی برای این حالت بسیار بالاتر از حالت‏ها مایع و گاز می‏باشد. همان‌طور که در شکل 4مشاهده می­شود، اتمسفر پلاسما شامل الکترون­های آزاد، رادیکال­ها، یون­های، پرتوهای فرابنفش و بسیاری از ذرات مختلف تهییج یافته وابسته به گاز به‌کاررفته می­باشد. ذرات گاز پلاسما روی سطح پارچه در مقیاس نانو عمل می­کنند و خصوصیات عملکردی پارچه را تغییر می­دهند. برخلاف فرایندهای تر متداول که به‌صورت عمیق درون الیاف نفوذ می­کنند، پلاسما تنها روی سطح پارچه عمل می­کند و ساختار داخلی الیاف را تحت تأثیر قرار نمی­دهد. فناوری پلاسما ساختار شیمیایی و توپوگرافی سطح مواد نساجی را تغییر می­دهد.

اعمال پلاسما باعث ایجاد تغییراتی همچون بهبود برخی خواص فیزیکی ماده، تغییر در میزان آب‌دوستی، افزایش واکنش‏پذیری سطح و تسهیل در چسبندگی می‏شود. اغلب کاربردهای مربوط به نساجی پلاسما سبب افزایش قطبیت سطح، بالا بردن قابلیت ترشوندگی و بهبود کشش سطحی الیاف مصنوعی آب­گریز مانند پلی‌پروپیلن می‏شود. با توجه به گفته‏های قبل می‏توان نتیجه گرفت که استفاده از این روش باعث افزایش جذب رنگ منسوجات در اثر افزایش قطبیت و چسبندگی سطح می‏شود. البته باید ذکر شود که این روش به‌تنهایی استفاده نمی‏شود، بلکه در تحقیقات زیادی این روش به همراه سایر مواد نانویی مانند سیکلودکسترین‏ها گزارش‌شده است [6-8].

شکل4. مبنای عملیات پلاسما

• کاربرد فناوری نانو در رنگرزی

5-1- کاربرد سیکلودکسترین

5-1-1- افزایش قدرت رنگی و یکنواختی رنگرزی در پارچه نایلونی

رنگرزی پارچه­های نایلونی در حضور سیکلودکسترین موجب افزایش حدود 4 تا 10 برابر یکنواختی رنگرزی و تغییر اندکی در قدرت رنگی گردیده است. نتایج نشان می­دهد که حضور گاما سیکلودکسترین در مقایسه با بتا-سیکلودکسترین، به دلیل پایداری نسبی بالاتر کمپلکس سیکلودکسترین-رنگ و سرعت نسبی رهایش رنگ و نفوذ آن درون لیف منجر به یکنواختی بیشتر شده است [9].

5-1-2- یکنواختی رنگرزی الیاف آکریلیک با رنگینه­های کاتیونی

رنگینه­های کاتیونی مهاجرت بسیار کمی روی الیاف آکریلیک دارند و لذا عدم یکنواختی رنگ در این دسته الیاف مشکل­ساز است. استفاده از بتا- سیکلودکسترین در رنگرزی الیاف آکریلیک با رنگینه­های کاتیونی، ضمن ایجاد یکنواختی، عمق رنگی را نیز افزایش می­دهند (شکل 5)[3].

شکل 5. تشکیل کمپلکس سازوکار تأخیری رنگ/بتا سیکلودکسترین [1]

5-1-3- بهبود رنگ­پذیری پارچه پلی­پروپیلن

پارچه پلی­پروپیلن را می­توان با فرایند پد- خشک- پخت[9] و از طریق واکنش اتصال عرضی با سیکلودکسترین عمل نمود. رنگ­پذیری الیاف پلی­پروپیلن اصلاح‌شده با سیکلودکسترین با به‌کارگیری سه رنگینه متعلق به طبقه­های مختلف (دیسپرس، اسید و راکتیو) با استفاده از فرایند رنگرزی رمق­کشی ارتقاء می­یابد. تشکیل کمپلکس­ درجا میان رنگینه­ها و بتا-سیکلودکسترین متصل به الیاف پلی­پروپیلن موجب افزایش سرعت رمق­کشی رنگینه از حمام رنگرزی می­شود. برهم­کنش­های ممکن میان رنگ راکتیو و الیاف عامل دار شده با بتا-سیکلودکسترین در شکل 6 نشان داده‌شده است. ملاحظه می­شود که میزان رنگرزی به سطح اصلاح الیاف پلی­پروپیلن با سیکلودکسترین وابسته است [4].

(الف)	(ب)

شکل 6. (الف) برهم­کنش­های مختلف میان رنگینه راکتیو Yellow Lanasol 4G و الیاف پلی­پروپیلن اصلاح یافته با بتا-سیکلودکسترین و (ب) نمونه پارچه­های پلی­پروپیلن شاهد و پلی­پروپیلن(اصلاح یافته با درصدهای مختلف سیکلودکسترین) رنگرزی شده با سه رنگینه اسیدی، دیسپرس و راکتیو [4]

5-2- کاربرد درخت­سان­ها

5-2-1- افزایش قدرت رنگی

پیش عملیات رنگرزی با درخت­سان­ها، قدرت رنگی پارچه­های پنبه­ای را افزایش می­دهد. برای مثال، اتصال پلیمر بسیار شاخه­دار با گروه انتهایی آمین به لیف پنبه سبب افزایش قدرت رنگی لیف در زمان رنگرزی بدون نمک با رنگ راکتیو می­شود[10]. از طرفی، در حضور اسیدسیتریک، پیش عملیات پنبه با پلیمرهای بسیار شاخه­دار با گروه انتهایی آمین به‌عنوان عامل اتصال عرضی می­تواند رنگ‌پذیری الیاف پنبه­ای با رنگ­های راکتیو را ارتقاء دهد [11].

5-2-2- افزایش رنگ­پذیری الیاف جوت

تحقیقات نشان داده است که درخت­سان­ها قادرند با یون­ها و ترکیبات مختلف تشکیل کمپلکس دهند و به‌عنوان یک قالب برای تولید نانو ذرات فلزی به کار روند. به‌کارگیری درخت­سان پلی­آمیدوآمین از نسل دوم با 16 گروه سطحی و ابعاد 6/2 نانومتر در رنگرزی الیاف جوت[10]، سبب بهبود رنگ­پذیری و ثبات رنگی می­شود [12].

5-2-3- رنگرزی الیاف پلی­پروپیلن

به‌منظور رنگرزی الیاف پلی­پروپیلن، ابتدا درخت­سان آلکیل­دار شده با پلی­پروپیلن مخلوط می­شود و سپس به‌صورت لیف ریسیده می­شود. زمانی که این لیف درون محلول رنگی مناسب قرار می­گیرد رنگ درون درخت­سان موجود در لیف قرار می­گیرد و لذا لیف رنگی می­شود(شکل 7)[13].

 

شکل 7. سازوکار جذب رنگ در پلی‌پروپیلن اصلاح‌شده [13]

5-2-4- پلیمر پلی­آمید با رنگ­پذیری جدید

منشأ اصلی مشکلات رنگرزی پلی‌آمید، محدودیت تعداد گروه‌های آمینی موجود در طول زنجیرهای مولکولی آن‌ها است. لذا به نظر می‌رسد با افزایش تعداد این گروه‌ها، خواص رنگرزی این دسته از پلیمرها بهبود یابد.  افزایش درخت­سان­های پلی­آمیدی و آمینی به پلیمر پلی­آمید سبب دستیابی به پلی‌آمید سوپر جاذب با هزینه‌ای پایین می­شود،  به‌طوری‌که میزان رنگ‌پذیری برخی پلیمرهای پلی‌آمید اصلاح‌شده با این روش به بیش از 30 برابر افزایش می‌یابد [14].

5-3- کاربرد نانو ذرات فلزی

5-3-1- بهبود خواص رنگی و فیزیکی الیاف طبیعی

افزودن نانو ذرات نقره به پارچه­های پنبه­ای، ابریشمی و پشمی از طریق روش پدکردن (غوطه­وری پارچه درون محلول نانو نقره به مدت 10 دقیقه، پد کردن با برداشت[11] 70%، خشک‌کردن و پخت در دمای°C  120 به مدت 20 دقیقه) و سپس رنگرزی این پارچه­ها با رنگ­های مستقیم موجب افزایش قدرت رنگی می­شود. ضمن اینکه عمق رنگی، ثبات شستشویی و نوری پارچه با عملیات بعدی پارچه با نانوکلوئیدها افزایش می­یابد [7].

از سوی دیگر با عمل نمودن پارچه پنبه­ای با نانو ذرات مس، رنگ‌پذیری لیف پنبه­ای با رنگ­های مستقیم افزایش یافته ضمن اینکه خواص ضدمیکروبی علاوه بر بهبود ثبات شستشویی و نوری کالا ارتقاء می‌یابد[8].

به‌کارگیری نانو ذرات به‌عنوان دندانه در رنگرزی الیاف پشمی با مواد طبیعی نیز از کارایی بالایی برخوردار است. عمل نمودن پارچه پشمی با نانو ذرات دی­اکسید زیرکونیوم به‌عنوان دندانه در رنگرزی به روش پس دندانه، سبب افزایش رنگ­پذیری و ایجاد خاصیت کندسوزی و ضدمیکروبی در پارچه می­شود [15].

رنگرزی الیاف پشمی با رنگزای راکتیو و تترابوتیل تیتانات در یک مرحله تحت شرایط گرمایی نشان داد که یک‌لایه نازک از دی‌اکسید تیتانیوم با اندازه ذره کمتر از 10 نانومتر به‌صورت یکنواخت با سطح الیاف پشمی به‌صورت شیمیایی متصل می­شود. افزودن اسید استیک طی فرایند گرمایی می­تواند درصد رمق­کشی و قدرت رنگی لیف را بهبود بخشد[6].

5-3-2- الیاف پلی­استر

با آغشته سازی پارچه پلی­استر در سدیم بورهیدرید سرد، پد کردن با محلول سولفات مس (سولفات نقره یا سولفات روی) و درنهایت پخت پارچه ، نانو ذرات مس (نقره یا روی) به‌صورت درجا روی پارچه تثبیت می­شود (شکل 8) [7].

 

شکل 8. نمای کلی طراحی فرایند سنتز درجای نانو ذرات فلزی روی منسوج [7]

تحقیقات نشان داده است که رنگرزی منسوج با محلول رنگرزی نوین حاوی سیلیس و رنگ مستقیم سبب افزایش 10% قدرت رنگی و ثبات مالشی و ثبات شستشویی به ترتیب یک درجه و نیم درجه شده است. فرایند صورت گرفته در این تحقیق سل-ژل بوده است به‌طوری‌که برای ایجاد سیلیس از اتانول، تترا­اتوکسی­سیلان (TEOS)، آب و 3- گلیسیدوکسی­پروپیل­تری­متوکسی­سیلان  (GPTMS)استفاده‌شده است.

عمل نمودن پارچه پلی­استری با نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم و رنگرزی این الیاف بدون حضور ماده سمی کریر[12]، علاوه بر ایجاد فام[13] مناسب، خواص چندگانه­ای منحصر به کاربرد این نانو ذرات نظیر خودتمیزشوندگی، آب‌دوستی و حفاظت در برابر پرتو ماوراءبنفش را به همراه دارد [16].

با انجام عملیات فراصوت می­توان نانو رنگ­های دیسپرس تولید کرد که منجر به افزایش قدرت رنگی الیاف پلی­استر رنگرزی شده در دمای پایین می­شود. برای افزایش ثبات رنگی نیز می­توان نمونه­های رنگرزی شده با دیسپرسیون نانو ذرات اکسید روی درون پروپانول به مدت 10 دقیقه غوطه­ور کرد [17].

5-3-3- الیاف پلی­پروپیلن

یکی از جدیدترین رویکردها در تولید الیاف پلی­پروپیلن، اختلاط ‏پلی‌پروپیلن با نانو ذرات آلی و معدنی مناسب است. این نانو ذرات در حالت مذاب در داخل ماتریس پلی‌پروپیلن قرار داده می‌شوند ‏و انتظار می‌رود مسیرهایی برای عبور رنگینه و نیز مکان‌هایی برای جذب آن در توده پلیمر ایجاد نمایند. مقدار برداشت رنگینه به‌وسیله‌ی کامپوزیت پلی‌پروپیلن/ نانوذره خاک رس‏ رنگرزی شده با رنگینه‏‌های دیسپرس، با افزایش درصد نانوذره به‌صورت خطی افزایش می­یابد [18].‏ همچنین استفاده از مستربچ اصلاح‌شده با نانو ذرات خاک رس، رنگرزی الیاف پلی­پروپیلن با رنگ‌زاهای متیلن بلو و مالاخیت گرین نشان داد که نانوپیگمنت تهیه‌شده با استفاده از متیلن بلو، بازده بهتری نسبت به نانوپیگمنت تهیه‌شده با استفاده از مالاخیت گرین دارد [19].

5-3-4- سنتز همزمان نانو ذرات نقره همراه با رنگرزی کالای نایلون

از نیترات نقره به‌عنوان نمک نقره و از کلرید قلع به‌عنوان احیاکننده و هم‌چنین دندانه رنگرزی استفاده می­شود. در این فرایند، ابتدا عملیات دندانه دادن پارچه نایلونی با کلرید قلع صورت می­گیرد و پس‌ازآن سنتز همزمان نانو ذرات نقره به‌صورت درجا در محیط آبی روی سطح پارچه نایلون و رنگرزی با رنگینه­ی کرومی انجام می­شود.

5-4- کاربرد فناوری پلاسما

5-4-1- الیاف پروتئینی

عملیات پلاسما روی الیاف پشمی سبب بهبود رنگ­پذیری الیاف (افزایش جذب رنگ و عمق رنگی) در اثر تغییر سطح لیف می­شود. کاهش دمای رنگرزی الیاف پشمی و عملکرد ضد نمدی با انجام عملیات پلاسما امکان­پذیر است [15].

5-4-2- الیاف پلی­پروپیلن

منسوج بی­بافت تهیه شده از الیاف متداول پلی­پروپیلن قابلیت رنگرزی را ندارد. این در حالی است که با عملیات پلاسما و گرافت کردن منسوج با آکریلیک اسید می­توان این منسوج را با رنگینه­های اسیدی محلول در آب رنگرزی نمود [16].

5-4-3- الیاف پنبه/ پلی­استر

رنگرزی مخلوط الیاف پنبه/پلی‌استر در یک حمام و با یک رنگینه (مستقیم یا راکتیو) از طریق عملیات تخلیه کرونا و تکمیل با کیتوسان امکان پذیر است [16].

5-4-4- الیاف پلی­استر

برای رنگرزی پارچه پلی­استر با رنگزای کاتیونیک می­توان  پارچه پلی­استر  را با کرونا و سپس با سوسپانسیون نانو ذرات رس/ دی متیل فرمامید  تکمیل نمود.

5-5- حذف رنگ از پساب

روش­های متفاوتی برای از بین بردن رنگ پساب ارائه‌شده است که یکی از معروف‌ترین این روش­ها استفاده از نانو ساختارهای دی­اکسید تیتانیوم به‌عنوان فوتوکاتالیست است که به علت نیاز به نور خورشید و نور مرئی از محدودیت‌هایی برخوردار است. حذف رنگ متیلن­بلو (رنگینه کاتیونی پرکاربرد در صنایع نساجی) در حضور نانوذره دی­اکسید تیتانیوم در زمان 30 دقیقه امکان پذیر است [20]. نانو کاتالیست (پلادینیوم/ هیدروکساپاتاید/ ذرات نانو مغناطیسی اکسید آهن) برای حذف رنگ از پساب مناسب است و برای انجام فرآیند نیازی به نور مرئی ندارد. محققین دریافتند که با به کار بردن نانولوله­های کربن چند جداره در محیط اسیدی می­توان آلاینده­های زیست­محیطی و رنگ­ها را از پساب حذف کرد [21].

5-6- رنگینه نانویی اکولوژیکی[14]

رنگینه نانویی اکولوژیکی، یک رنگینه جدید با اندازه ذرات کوچک‌تر از 100 نانومتر است که از ثبات نوری خوبی برخوردار می­باشد. با این رنگینه، می­توان مشکلات فرایند رنگرزی از قبیل پساب رنگی بالا و فرایند چاپ نظیر ثبات رنگی پایین را حل نمود. رنگینه­های متداول دارای اندازه ذرات کوچک‌تر از 175 میکرومتر است درحالی‌که رنگینه نانویی در سه بعد از اندازه ذرات کوچک‌تر از 100 نانومتر برخوردار است. این رنگینه حاوی می‌باشد و لذا از ثبات شستشویی بالایی برخوردار است. ازجمله مزایای این رنگینه، ثبات رنگی عالی، عملکرد زیست­محیطی مناسب و غیرانتخابی بودن برای الیاف مختلف است که این امر سبب کاربرد آن در گستره وسیعی از بازار گردیده است [22].

5-7- محصولات تجاری

5-7-1-الیاف پلی­پروپیلن با قابلیت رنگرزی با رنگزای دیسپرس

شرکت FiberVisions ® الیاف پلی­پروپیلن باقابلیت رنگرزی تولید کرده است. در حال حاضر، لیف کوتاه برای ریسندگی رینگ[15] موجود است و تلاش­های برای تولید محصولات فیلامنت و ریسندگی ایرجت نیز صورت گرفته است. از ویژگی­های این الیاف می­توان به سبک­بودن و راحتی، نرمی شبیه پنبه، ضد چروک، عایق حرارتی و مقاوم به لکه اشاره کرد.

محصول مخلوط نخ  CoolVisons ®(الیاف کوتاه پلی­پروپیلن قابل رنگرزی با رنگزای دیسپرس) و الیاف پشمی است که در آن 60% الیاف مرینوس و 40% الیاف پلی­پروپیلن است. این محصول، یکی از 10 نوآوری برتر سال 2015 معرفی‌شده توسط Fabriclink می­باشد [24].

 

شکل 9. الیاف پلی­پروپیلن رنگرزی شده با رنگزای دیسپرس

5-7-2- رنگ­های نانو دیسپرس

شرکت  Jetcolor از جمله تولید کنندگان دیسپرسیون­های نانو پایه آب می­باشد که از محصول این شرکت به عنوان جوهر چاپ چاپگرهای جوهرافشان، رنگ خودرو و پوشش­های صنعتی استفاده می‌شود.

5-7- 3- نانو مستربچ[16]

شرکت چینی Yantai Huada Nano Materials Co فناوری نانو را در تهیه پیگمنت به کار برده است و پیگمنت با اندازه ذراتی حدود 200 نانومتر تهیه کرده است. یکی از محصولات این شرکت، مستربچ تک رنگ با ابعاد کوچکتر از 300 نانومتر است که به خوبی در الیاف پلی­پروپیلن و پلی­استر دیسپرس می­شود. این مستربچ برای پلی­پروپیلن مصرفی در الیاف [17]FDY، [18]BCF، الیاف کوتاه و بی­بافت اسپان­باند[19] مفید است [23].

• جمع­بندی

به‌کارگیری روش‏های متداول رنگرزی تا حدی نیازهای مصرف­کنندگان را برآورد ساخته است، اما نیاز به ثبات­های رنگی بالا، افزایش قدرت رنگی با کاربرد مقدار ماده کمتر، عدم آلایندگی، کاهش مصرف انرژی، رنگ­پذیر نمودن الیافی نظیرپلی‌پروپیلن و غیره موجب گردید که محققان به استفاده از فناوری نانو روی بیاورند. درخت­سان­ها، سیکلودکسترین‎‏ها، نانو رس، کیتوسان و نانو ذرات فلزی ازجمله نانو موادمعرفی‌شده برای اصلاح فرایند رنگرزی در صنعت نساجی است.

منابع:

 

[1]        B. Voncian, “Application of cyclodextrins in textile dyeing,” in Textile dyeing, P. Hauser, Ed., ed: INTECH, 2011, pp. 373- 392.

[2]        Avaliblale from : http://www.marketsandmarkets.com/PressReleases/colorants-tinting-systems-paints-coatings.asp.

[3]        B. Voncian, et al., “beta cyclodecxtrin as retarding reagent in polyacrylonitrile dyeing,” Dyes and Pigments, vol. 74, pp. 642- 646, 2007.

[4]        Y. El-Ghoul, et al., “Improved dyeability of polypropylene fabrics finished with beta cyclodextrin-citric acid polymer,” polymer Journal, vol. 42, pp. 804- 811, 2010.

[5]        L. Balogh, et al., “Dendrimer-silver complexes and nanocomposites as antimicrobial agents.,” Nano Letters vol. 1, pp. 18-21, 2001.

[6]        H. Zhang, et al., “Functional modification with Tio2 nanoparticles and simultaneously dyeing of wool fibers in a one-pot hydrothermal process,” I & EC research, vol. 53, pp. 2030- 2041, 2014.

[7]        D. P. Chattopadhyay and B. H. Patel, “Nano metal particles: synthesis, characterization and application to textiles,” in Manufacturing nanostructures, W. A and N. A, Eds., ed: One Central Press (OCP), 2014, pp. 184-215.

[8]        D. P. Chattopadhyay and B. H. Patel, “Effect of nanosized colloidal copper on cotton fabric,” Journal of Engineered Fibers and Fabrics, vol. 5, pp. 1-6, 2010.

[9]        P. Savarion, et al., “Reactivity and effects of cyclodextrins in textile dyeing,” Dyes and Pigments, vol. 42, pp. 143 -147, 1999.

[10]      S. M. Burkinshaw, et al., “The use of dendrimers to modify the dyeing behaviour of reactive dyes on cotton,” Dyes and Pigments, vol. 47, pp. 259- 267, 2000.

[11]      F. Zhang, et al., “Synthesis of an amino-terminated hyperbranched polymer and its application in reactive dyeing on cotton as a salt-free dyeing auxiliary,” Coloration Technology, vol. 123, pp. 351- 357, 2007.

[12]      A. A. Zolriasatein, et al., “The application of poly(amidoamine) dendrimers for modification of jute yarns: preparation and dyeing properties,” Journal of Saudi Chemical Society, vol. 19, pp. 155- 162, 2015.

[13]      P. E. Froehling, “Dendrimers and dyes, a review,” Dyes and Pigments, vol. 48, pp. 187- 195, 2001.

[14]      M. Dodangeh, et al., Dyes and Pigments, vol. 111, pp. 30-38, 2014.

[15]      R. Atav, “The use of new technologies in dyeing of proteinous fibers,” in Eco-Friendly Textile Dyeing and Finishing, ed: INTECH, 2013, pp. 116- 124.

[16]      S. Shahidi, et al., “Surface modification methods for improving the dyeability of textile fabrics,” ed: INTECH, 2013, pp. 35-40.

[17]      H. M. Mashaly, et al., “Dyeing of polyester fabric using nano disperse dyes and improving thier light fastness using ZnO nano powder,” Indian Journal of Science and Technology, vol. 7, pp. 960- 967, 2014.

[18]      “موفقیت محققان کشور در تولید الیاف پلی پروپیلن با قابلیت رنگرزی,” www.isna.ir, 1392.

[19]      د. مریم, “مشخصه یابی پارامترهای تولید مستربچ-نانوپیگمنت جهت استفاده در الیاف پلی پروپیلن,” کارشناسی ارشد, دانشکده مهندسی نساجی, دانشگاه صنعتی اصفهان, اصفهان, 1393.

[20]      احرام پوش. محمد حسن، موسوی. غلامرضا، قانعیان. محمد تقی، رحیمی. سجاد، حذف رنگ متیلن بلو از فاضلاب سنتتیک نساجی با استفاده از فرایند فوتوکاتالیستی دی اکسید تیتانیوم/پرتو فرابنفش، سیزدهمین همایش ملی بهداشت محیط ایران، کرمان، 1389.

[21]      کریمیان. حسن، علیدادی. حسین، بذرافشان. ادریس، نجف پور. علی اصغر، بررسی کارایی نانو لوله کربن چند جداره در حذف رنگ از فاضلاب نساجی بافت بلوچ شهرستان ایرانشهر، شانزدهمین همایش ملی بهداشت محیط، آذربایجان شرقی، 1392.

[22]      S. Sampaio, et al., “Colored nanoparticles for ecological dyeing of cellulosic fibers,” Advanced Materials Research, vol. 332- 334, pp. 1136- 1139, 2011.

[23]      Avaliblale from : http://hd2557.en.ec21.com/Color_Masterbatch_Fiber_Color_Masterbatch–1361178_8333239.html.

 

 

[1]Dyeing

[2]Dye

[3] Denderimer

[4] Cyclrodextrin

[5]Dendritic polymers

[6] Poly (propylene imine)

[7] Poly (amidoamine)

[8] In-situ synthesis

[9] Pad-dry-cure

[10] Jute fiber

[11] Pick-up

[12] Carrier

[13] Shade

[14]Nano-ecological dye

[15] Ring spinning

[16] Nano- Masterbach

[17] Fully-draw yarn

[18] Bulk-continouse filament

[19] Spunbond

———————————————————————

تهیه و تنظیم:

• گروه نانو نساجی

بخش ترویج صنعتی ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو

 ====================================================================================

[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]

[همچنین برای دانلود فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]

 ====================================================================================