目前,国内纺织印染行业越来越重视环保,环境友好型、资源节约型成为了如今行业发展的时代要求。超临界CO2流体染色技术由于其不消耗水资源、绿色环保无污染、工艺简单易操作等优点被国内外学者广泛研究。但是,使用超临界CO2流体染色技术染色天然纤维仍然有困难待解决。本课题通过使用蒸汽和混合流体闪爆膨化处理棉纤维,然后在超临界CO2流体中进行染色,以改善染料在纤维上的染色效果,为棉纤维在超临界CO2内提供了一种新的思路和方法。课题首先采用蒸汽对棉纤维进行膨化处理,研究了其对棉纤维在超临界CO2流体中染色性能的影响。分别探讨了纤维含水率、染色温度、系统压力、处理时间等因素对膨化棉纤维在超临界CO2流体中的染色性能影响。其次,采用混合流体的闪爆方法对棉纤维的膨化进行了研究。以纤维表面色深值及保水率为指标,探讨了混合流体温度、压力、处理时间、闪爆时间、闪爆次数等因素对棉纤维膨化性的影响,并对膨化工艺行进了优选。同时,在团队自主研发的超临界CO2流体染色机上,对混合流体闪爆膨化棉纤维在超临界CO2流体中的染色性能及工艺进行了研究。探讨了流体温度、压力、染色时间、染料用量对闪爆膨化棉纤维的染色性能影响,并优选了其工艺条件。最后,采用扫描电镜、傅里叶红外光谱、热分析、X-射线能谱（EDS）等手段,对混合流体闪爆膨化处理及/或染色棉纤维进行了测试和表征,探讨了闪爆膨化及染色对纤维表面和截面形态、化学结构、耐热性能、元素组成等的影响。研究结果表明,经过蒸汽膨化处理后的棉纤维,在超临界CO2流体染色时,纤维的表面色深值有所提升。在本实验中,蒸汽膨化处理棉纤维在超临界CO2流体中的染色推荐工艺是:膨化纤维含水率为100%,染色温度为130℃,染色压力为20 MPa,染色时间为120 min,染料用量为1%（o.m.f）。染色纤维耐水洗色牢度测试结果显示,活性分散黄SCF-AY02和活性分散红SCF-AYRL的褪色牢度都在3-4级以上,沾色牢度在都在4级或者以上。实验结果也表明,采用混合流体闪爆膨化处理,对提升棉纤维在超临界CO2流体中的染色性能具有较好效果。其混合流体闪爆膨化处理的推荐工艺为:闪爆流体温度为130℃,压力为5 MPa,处理时间为10 min,闪爆时间为8 s。且在实际生产中,可根据需求选择流体闪爆次数。此外,混合流体闪爆膨化棉纤维在超临界CO2流体中染色的推荐工艺为:染色温度为120℃,染色压力为25 MPa,染色时间为60 min,染料用量为2.5%（o.m.f）。经过混合流体闪爆处理后,光滑的纤维表面出现了一定的裂痕和爆开状,棉纤维横截面的中腔边缘产生一定的爆裂现象。马克隆值出现一定提升,表明纤维细度有变粗趋势,纤维表现出一定的膨化效果。混合流体闪爆膨化后,棉纤维大分子链段及其官能团所处的化学环境以及氢键都发生了一定变化。染色后纤维内部的化学成分发生了明显变化,表明有染料分子扩散进入并固着。此外,混合流体闪爆膨化棉纤维的超分子结构及宏观性能也有一定变化,其纤维拉伸强力、耐热稳定性略有下降。