天然梔子黃上染真絲纖維的研究

陶 然，徐夢雪，陳艷娟

(蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇蘇州215009)

天然染料憑借其無毒、無害、與環(huán)境友好和生物降解性良好等特性，一直被世人所關(guān)注［1］，很多天然植物染料具有抑菌和防紫外線等功效，引起國內(nèi)外許多學(xué)者加以研究，天然梔子黃色素主要成分是類胡蘿卜素類的藏花素和藏花酸，還含有環(huán)烯醚萜苷類的梔子苷以及黃酮、綠原酸。藏花素溶解性好，著色力強(qiáng)，金屬離子、酸、堿和糖等對其色調(diào)基本無影響，在pH l～14范圍內(nèi)呈鮮艷的黃色，具有較好的著色性能［2～3］，上染真絲織物類似于酸性染料染蠶絲，文章采用天然梔子黃對真絲織物進(jìn)行后媒法染色，以進(jìn)一步提高其染色牢度和附加值，從而滿足人們對天然、綠色的追求［4～5］。

1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

真絲織物、梔子黃、硫酸鋅。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

電熱恒溫水浴鍋、722可見光光度計(jì)、電子天平、Datacolor測色儀。

2 后媒法染色工藝

后媒染色法:織物2g、浴比(1∶50)當(dāng)溫度升到50℃時(shí)將織物放入媒浴中，保溫一小段時(shí)間(約10min)，然后以 0.5℃/min的升溫速率升溫至70℃，保溫30min后，降溫至50℃時(shí)將織物取出放入染浴中，保溫一小段時(shí)間(約10min)，然后以0.5℃/min的升溫速率升溫至70℃，保溫30min后，降至室溫進(jìn)行水洗、晾干。

3 吸光度、顏色特征值L* 、a* 、b* 、K/S值及各項(xiàng)牢度測試

(1)L* 、a* 、b* 、K/S值測試:試樣折疊6層，用測色儀測定。每塊試樣在不同部位保持經(jīng)緯方向一致的情況下測3次，取平均值。

(2)A0、A1值:采用722可見光光度計(jì)測定;

上染百分率:在最大吸收波長處分別測定染色前后染液的吸光度，按下式計(jì)算上染百分率:上染百分率=(1－aA1/bA0)×100%

A0為將染色前的染液稀釋b倍后的吸光度;

A1為將染色后的殘液稀釋a倍后的吸光度。

(3)顏色特征值L* 、a* 、b* 、K/S值:試樣折疊6層，用測色儀測定。每塊試樣在不同部位保持經(jīng)緯方向一致的情況下測3次，取平均值。

(4)皂洗色牢度:按 GB/T 3921－1997測試;

(5)摩擦色牢度:按 GB/T 3920－1997測試;

(6)耐汗?jié)n色牢度:按 GB/T 3921－1997測試;

(7)耐熨燙升華色牢度:按GB/T 3921－1997測試;

(8)耐洗色牢度:按 GB/T 3921.1－1997測試。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

本試驗(yàn)以硫酸鋅作為媒染劑，采用后媒法染色，在最佳媒染工藝條件(媒染劑用量1%、媒染溫度60℃、媒染液pH值9、媒染時(shí)間30min)下，改變天然染料用量、染色pH值、染色溫度以及染色時(shí)間從而確定最佳染色工藝。

4.1 最佳染料用量的確定

在最佳媒染工藝條件下，改變天然染料用量進(jìn)行后媒法染色，得到四塊布樣，測定相應(yīng)數(shù)據(jù)以得到最佳天然染料用量。根據(jù)四塊布樣的數(shù)據(jù)測量K/S值，L* 、a* 、b* 值。

表1 不同染料用量條件下測得的各項(xiàng)染色指標(biāo)數(shù)據(jù)

圖1 染料用量的變化對K/S值和上染率的影響

由圖1可知，染料用量增加時(shí)，K/S值變大，試樣顏色逐漸加深，可見天然梔子黃的提升性能較好，染色時(shí)可以通過增加染料用量來加深顏色，但上染率(%)在染料用量為2.0%(o.w.f)達(dá)到最大，所以要考慮生產(chǎn)成本，如果染料用量過多，耗費(fèi)太高。因此，染料用量選擇2.0%(o.w.f)。

4.2 最佳染色pH值的確定

在最佳媒染工藝條件下，改變?nèi)旧玴H值進(jìn)行后媒法染色，得到四塊布樣，測定相應(yīng)數(shù)據(jù)以得到最佳染色pH值。根據(jù)四塊布樣的數(shù)據(jù)測量K/S值，L* 、a* 、b* 值。

表2 不同染色pH值條件下測得的各項(xiàng)染色指標(biāo)數(shù)據(jù)

圖2 媒染時(shí)pH值的變化對K/S值和上染率的影響

從表2及圖2可知，當(dāng)提高染浴的pH值時(shí)，纖維上電離氨基數(shù)量減少，與染料結(jié)合減少，K/S值降低，上染率(%)同時(shí)也下降，試樣顏色變淺?？梢姉d子黃染色的最佳pH值條件為3。

4.3 最佳染色溫度和染色時(shí)間的確定

在最佳媒染工藝條件下，改變?nèi)旧珳囟?，在相同條件下染色，分別在不同時(shí)

間段取出試樣并保留殘液，根據(jù)試樣及殘液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。

圖3 不同溫度下梔子黃上染真絲織物在不同時(shí)間段測得的K/S值

圖4 不同溫度下梔子黃上染真絲織物在不同時(shí)間段測得的上染率百分率(%)

4.3.1 由圖3可以看出:當(dāng)染色溫度為60℃、70℃、80℃、90℃時(shí)的最大K/S值幾乎都在上染時(shí)間為20min～40min之間。而染色時(shí)間為40℃、50℃時(shí)的最佳染色時(shí)間是在50min～60min之間，且K/S值均小于染色溫度為 60℃、70℃、80℃、90℃時(shí)的最大K/S值。這說明，隨著時(shí)間的延長，上染到纖維上的染料量不斷增加，最終達(dá)到平衡?？梢?，染色過程中適當(dāng)延長時(shí)間，有利于提高染料利用率，但從節(jié)約能源、提高效率的角度考慮，最終染色時(shí)間選擇40min。所以天然梔子黃染料的最佳上染時(shí)間是40min。

4.3.2 由圖4可以看到:梔子黃染料的上染百分率在不同溫度下起初都很低，且呈對數(shù)函數(shù)的趨勢走向，不同溫度下的上染百分率都是在染色時(shí)間是在20min～60min之間達(dá)到最大上染百分率。綜合對比得出:在上染溫度為70℃、上染時(shí)間為40min時(shí)，梔子黃染料的上染百分率達(dá)到最大值:41.43%。

4.3.3 綜合圖3和圖4可知:在70℃ 以前，隨著溫度的升高，梔子黃色素的上染百分率逐漸增大，70℃ 時(shí)上染百分率達(dá)到最大值，之后隨溫度升高，上染率反而下降。梔子黃染色后的真絲織物的K/S值隨溫度的變化情況與上染率基本一致。這可能是在一定范圍內(nèi)，隨染色溫度的升高，染料分子的動能增加，吸附擴(kuò)散速率增大，有利于染料的上染;但由于梔子黃色素分子量較小，在一定的時(shí)間內(nèi)，只需較低的溫度(70℃)，便可達(dá)到染色平衡，超過這一溫度，上染百分率反而降低。故而染色溫度70℃時(shí)的上染百分率比90℃的上染百分率高很多。由于梔子黃染料上染真絲織物的K/S值的上升與梔子黃染料的上染百分率的增大成正比，另外從節(jié)約、環(huán)保、綠色生產(chǎn)的角度考慮，得出最佳染色溫度是70℃、最佳染色時(shí)間為40min。

4.4 最佳染色工藝的確定

結(jié)合整個(gè)實(shí)驗(yàn)可以得到天然梔子黃染料染色的整體最佳工藝(含媒染和染色兩部分)

后媒法染色:最佳媒染工藝條件為:

媒染劑用量:1%

溫度:60℃

pH值:9

時(shí)間:30min

最佳染色工藝條件為:染料用量:2%

溫度:70℃

pH值:3

時(shí)間:40min

4.5 優(yōu)化工藝染色后的織物各項(xiàng)牢度測試

表3 梔子黃優(yōu)化工藝染色后各項(xiàng)色牢度的測試結(jié)果

(接上表)

5 結(jié)論

1)梔子黃媒染染色適合用后媒染色法，最佳后媒法染色工藝為:媒染劑用量1%(owf)，時(shí)間:30 min，溫度:60 ℃，pH 值9。

2)梔子黃最佳染色工藝為:pH值3，染料用量2.0%(owf)，70 ℃，40 min。

3)染色后織物的各項(xiàng)色牢度較高且無明顯變化，色牢度等級均在4級以上。

［1］高彥祥，李媛媛.梔子黃色素提取與精制研究進(jìn)展［J］.中國食品添加劑，2005(3):15 －17.

［2］余靜，賈麗霞.天然染料應(yīng)用的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.毛紡科技，2005(4):24－27.

［3］朱月琴，汪媛.天然染料及其染色［J］.染整技術(shù)，2007，29(6):4 －18.

［4］李亮.真絲織物的天然梔子染色［J］.輕紡工業(yè)與技術(shù)，2013(3):28－29.

［5］祁珍明，費(fèi)建文.稀土在梔子黃色素染色羊毛纖維中的應(yīng)用初探［J］.毛紡科技，2010(12):26－27.