涤纶传统水浴染色耗水量大,分散剂使用量大,且染色后还需还原清洗,导致含有大量表面活性剂等化学助剂的污水排放量大、处理难度高,无法满足纺织行业可持续发展的要求。近20年来,虽然各国在节水、节能、高速高效、生态环保的清洁染色加工技术方面进行了大量的研究,但是现今开发的染色技术由于种种原因,无法得到大面积工业化应用,有些还和健康环保背道而驰。硅基非水介质染色体系作为一种全新的生态染色体系,成功避免了染色过程中各种助剂的添加和染后还原清洗,实现了分散染料对涤纶的非水介质染色,有效地解决了传统水浴高温高压染色和其他非水介质染色中的问题和弊端。对于非水介质染色体系中分散染料结构对涤纶的上染特性、促染机理和介质如何循环利用缺乏系统研究。因此,本文以生态环保的十甲基环戊硅氧烷（D5）作为非水介质,系统研究了硅基非水介质体系中分散染料对涤纶纤维的上染特性,同时对体系中的促染机理进行了深入分析。最后,研究了染色介质回用技术,通过中试实验的运行,验证了硅基非水介质的产业化可行性。研究内容主要包括:1.D5对涤纶纤维和分散染料的影响及染色工艺研究采用XRD、TGA、DSC、FTIR等方法,研究染色介质D5对涤纶纤维和分散染料物理和化学性能的影响;以C.I.分散蓝79为研究对象,探讨该染料在D5介质中对涤纶织物的上染性能,并与其他溶剂进行比较;同时,探究染色过程中促染剂、染色温度及时间等对分散染料上染率的影响,并与常规水浴染色效果进行对比分析。结果表明:（1）以D5为染色介质,分散染料的色光、涤纶（PET）纤维结构及其结晶性能和热性能均未发生不良变化;（2）涤纶纤维在D5中高温处理后,涤纶纤维溶胀率为5.7%,D5可均匀分布于纤维内部纤维,但进入纤维内部的D5可以通过烘干的方式带出;（3）比较不同的促染剂,其中促染剂X和Y的对分散染料上染率的提升效果最为显著,且促进剂X易生产、价格低,更符合产业化要求,因此选择X作为最佳的促染剂;（4）以分散蓝79为例,优化非水介质体系中染料上染涤纶织物的工艺,其中促染剂添加量为15%（owf.）最佳;保温时间和染色温度以60min和140℃为最佳,在最佳染色条件下,上染率在90%以上,各项牢度都能达到4-5级及以上,且硅基非水介质染色的匀染性要明显要优于常规水浴染色。2.硅基非水介质中染料结构对分散染料染色性能的影响为进一步分析分散染料在硅基非水介质染色体系中的上染特性,探究不同染料结构对染色性能的影响,选择重氮组分中取代基为-Cl、-Br、-CN,以及偶合组分中取代基为-CN、-OCOCH3的共十种偶氮型分散染料,分组比较染料的溶解度参数、亲和力、上染速率、平衡上染量、扩散系数等,归纳总结不同取代基对染料上染性能的影响,并寻找一种参数可揭示分散染料、涤纶纤维和D5三者之间进行一个初步的亲和倾向分析。结果表明:（1）在其他结构相同,仅有取代基不同的情况下,溶解度参数对染色有着明显的影响,当溶解度参数越接近PET,亲和力和上染速率增加趋势越大;溶解度参数越大平衡上染量增加趋势越强。（2）随着重氮组分中卤素取代基增加,溶解度参数提高,从而平衡上染量增加;若溶解度参数在PET之下亲和力和上染速率提高,扩散速率降低;若溶解度参数在PET之上亲和力和上染速率降低,扩散速率提高;且溴取代对溶解度参数的影响比氯取代基大。（3）重氮组分中氰基、偶合组分中N-氰基和酯基都可以大幅提高溶解度参数,从而提高平衡上染量,溶解度参数越接近PET,亲和力和上染速率增加趋势越大;偶合组分中末端酯基对溶解度参数的提高程度远低于末端氰基的影响。因此可利用溶解度参数协助体系筛选适用染料。（4）溶解度参数可以作为对分散染料、涤纶纤维和D5三者之间进行一个初步的亲和倾向分析参数。3.硅基非水介质中促染机理的研究前期研究发现,在不添加任何助剂的情况下,分散染料在D5浴中的上染率较低,但通过添加少量促染剂便可大幅度提升上染率。为进一步研究促染剂的促染机理,研究了不同促染剂对纤维溶胀的效果,着重分析了促染效果较佳的促染剂X、Y在不同的条件下对纤维溶胀的影响;其次研究不同促染剂对染料在D5中溶解度的影响,并重点分析了促染剂X、Y在不同的条件下对染料溶解度的影响,揭示促染剂-溶解度-上染率的内在关系。结果表明:（1）高温下涤纶纤维在D5中有一定的溶胀现象,温度越高溶胀程度越大,最终选择溶胀温度在140℃、时间40min较佳,溶胀率在5.7%左右。（2）比较D5体系中DMSO、甲醇、乙醇、促染剂X和促染剂Y对纤维的溶胀规律,其中DMSO、甲醇对涤纶纤维的溶胀率比促染剂X、Y高5-9%,但上染率低20-30%。（3）促染剂的添加可以有效提高纤维溶胀,溶胀影响分散染料在涤纶纤维中的上染率,溶胀程度越高,上染率越高,但并没有起到决定性作用。（4）促染剂X、Y对涤纶纤维溶胀存在有益效果最佳用量都在20%（owf.）左右。（5）分散染料在D5中的溶解度随温度的升高而升高,溶解度平衡时间为40min达到平衡;促染剂X、Y可通过降低染料溶解度有效提高上染率。（6）分散染料的溶解度与其在涤纶纤维上的上染率呈反比关系,因此可以通过调控促染剂用量、调控温度,控制染料在D5中的溶解度来达到控制上染率的目的。4.关键应用技术研究及中试实验关键应用技术主要有两点,一是硅基非水介质染色体系中染色介质的回收,染色介质成本高于水,所以只有非水介质能够重复利用才可有应用的价值;二是硅基非水介质体系中低聚物的研究,低聚物一直是困扰传统水浴染色的应用问题,本课题探究了硅基非水介质体系中低聚物的成分和产生情况,用于指导产业应用中对低聚物的应对方法。建设中试示范车间,通过中试不断实验来完善染色体系和降低染色体系的能耗成本,验证产业化可行性,并将产品用于市场当中,获得市场的认可。结果表明:（1）非水介质和染料的循环利用可行。通过降温过滤方式或者直接续缸染色,染色残液都可直接循环利用,且可得到较好的染色效果。（2）低聚物对染色深度也有较明显的影响;且低聚物对染料具有一定的亲和力,易导致染料聚集;在传统水浴染色和非水介质染色过程中均有低聚物产生,但非水介质染色中产生的低聚物接近100%为环状三聚体,且在传统染色中涤纶纤维上剥落下来的低聚物含量是非水介质染色中的5倍以上,因此非水介质染色中低聚物产生量低,显然受低聚物影响低。（3）中试车间成功建设并持续运行,得到的染色产品各项牢度都在4级以上,匀染性（DE）在0.5以内,缸差在0.7以内,染色效果完全可以满足行业及顾客对染色质量的要求,且成本要低于传统水浴高温高压染色。综上所述,本课题实现了分散染料对涤纶的非水介质染色,做到了染料和非水介质的循环利用,探明了促染剂的促染机理,揭示了硅基非水介质体系中染料分子化学结构-上染率的之间的关系;通过控制促染剂的添加调控上染率,染色匀染性优良,各项牢度可达到4级以上。基于上述研究,与团队一起建设了一条示范化的中试生产线,验证了产业化的可行性,证明了这是一项可以走出实验室、走向产业化的新型染色技术,为印染行业向绿色生产转型奠定了基础。