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超临界CO2技术是一种绿色环保的加工技术,近年来已得到各界的广泛关注。目前,超临界CO2流体染色多采用分散染料进行纺织品染色,对于筒纱、绞纱染色以及专用染料的研究报道较少。由于超临界CO2染色是一种非连续性的染色方式,与传统筒纱/绞纱染色方式相同,因此,本课题将超临界CO2染色技术应用到筒纱/绞纱染色中。为了提高羊毛筒纱/绞纱在超临界CO2中的染色效果,本文采用木瓜蛋白酶前处理手段对羊毛筒纱/绞纱进行改性,根据Box-BehnkenDesign(BBD)实验设计原理,对影响木瓜蛋白酶改性羊毛纱线的因素进行优化,得到最优改性工艺为:酶用量3.08%,酶处理时间60.91min,酶处理温度66.22℃C,pH值5.09。通过扫描电子显微镜分析纤维表面形态可知,采用木瓜蛋白酶改性后,羊毛纤维表面的鳞片明显受到刻蚀,棱角变得圆滑,可以改善羊毛染色性能。采用活性分散蓝R染料对羊毛绞纱进行超临界CO2染色关键技术研究,在最陡爬坡实验逼近K/S的最大响应区域后,通过响应面分析法(BBD)得到染色最佳工艺为:染色温度103.60 ℃、染色压力24.23 MPa、染色时间62.03 min。分别采用活性分散蓝R及活性分散大红G染料在超临界二氧化碳中对羊毛筒纱进行染色,经响应面实验(BBD)优化后,得到活性分散蓝R上染羊毛筒纱的最佳染色工艺为:染色温度118.37 ℃、染色压力24.63 MPa、染色时间70 min;活性分散大红G上染羊毛筒纱的最佳染色工艺为:染色温度106.66 ℃、染色压力23.45 MPa、染色时间65.4Imin。通过对羊毛筒纱/绞纱进行染色透染性及红外光谱分析,进一步阐述了活性分散蓝R及活性分散大红G染料上染羊毛的作用机理,发现活性分散蓝R及活性分散大红G染料可以通过超临界二氧化碳并以共价键的结合方式固着在羊毛纤维上。染色后,羊毛筒纱/绞纱的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度可达4～5级,符合GB/T 3920-2008,GB/T 3921-2008国家标准。此外,本文结合实验室现有染色设备特点,对羊毛筒纱超临界流体专用染色釜进行设计,解决了筒纱在超临界CO2流体中染色时染色轴不能充分满足对纱线的支撑及匀染需要这一技术难题。