兒茶天然染料對(duì)棉布的染色性能研究

錢建棟

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

前言

在這個(gè)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的時(shí)代，物價(jià)相對(duì)較高，污染相對(duì)較嚴(yán)重的情況下，很多紡織行業(yè)在積極尋找新的、低成本的且對(duì)環(huán)境污染小的染料代替現(xiàn)在污染比較大的合成染料，更重要的是，現(xiàn)如今的人們崇尚低碳消費(fèi)，提倡環(huán)保，紡織行業(yè)在這種消費(fèi)趨勢(shì)的帶動(dòng)下。更加注重環(huán)保，健康，由此可以看出新型天然染料將會(huì)成為替代傳統(tǒng)合成染料的上上之選。

天然染料以它的環(huán)境污染性小，降解速度快，并且對(duì)人體的皮膚、人類的免疫系統(tǒng)及神經(jīng)系統(tǒng)等人體器官組織危害小等優(yōu)勢(shì)，漸漸被人們提倡用于服裝染色。其次，使用天然染料染色可以得到大量細(xì)膩的中間色，優(yōu)雅自然，符合現(xiàn)代人的審美觀。

一、實(shí)驗(yàn)材料

（一）實(shí)驗(yàn)織物：棉布

（二）實(shí)驗(yàn)藥劑

表1 實(shí)驗(yàn)用藥劑

（三）測(cè)試儀器

表2 實(shí)驗(yàn)用測(cè)試儀器

H902紫外性能測(cè)試儀 南通宏大儀器有限公司JY-24P常溫振蕩染樣機(jī) 江蘇省靖江市華夏科技有限公司DZ恒溫干燥箱 萊州市電子儀器有限公司TES-1308K便攜式PH計(jì) 臺(tái)灣泰仕Datacolor測(cè)色配色儀 DTC香港科技有限公司Y571L染色摩擦色牢度儀 萊州市電子儀器有限公司YG611C耐日曬牢度儀 南通宏大儀器有限公司評(píng)定沾色用灰色樣卡GB251-1995上海市紡織工業(yè)局計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)管理所評(píng)定變色用灰色樣卡GB251-84上海市紡織工業(yè)局計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)管理所

二、 兒茶染料的最大吸收波長(zhǎng)

精確稱取0.008g的兒茶染料，定容到1L的容量瓶中，配成0.008g/L的染液，用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)200nm-800nm之間測(cè)定溶液吸光度，以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制吸收光譜曲線，如下圖：

圖1 濃度為0.008g/L的兒茶染料的吸收波長(zhǎng)曲線圖

由圖1可以看出：200nm-250nm之間呈下降趨勢(shì)，250nm-277nm之間呈上升趨勢(shì)，277nm-310nm之間呈下降趨勢(shì)，310nm-800nm之間趨勢(shì)平緩。因此可以得到結(jié)論：曲線在277nm時(shí)出現(xiàn)波峰，即最大吸收波長(zhǎng)為277nm。

三、兒茶染料的直接染色工藝參數(shù)探討

（一）染色PH的不同對(duì)棉布直接染色效果的影響

精確稱量0.45g棉布，owf用量為10%，設(shè)置染色溫度T=90℃，染色時(shí)間t=80min，浴比為1:50，用碳酸鈉和冰醋酸調(diào)節(jié)棉布和染液的PH值為2、3、4、5、6、7、8、9、10，并做好編號(hào)，待完成后取出布樣，在60℃的溫水中清洗兩次，再用蒸餾水清洗兩次，晾干，測(cè)定其K/S值及UPF值，并繪制的相應(yīng)曲線圖2。

表3 染色PH值與棉布直接染色后的K/S值和UPF值的關(guān)系

圖2 染色PH值與棉布直接染色后的K/S值及UPF值的關(guān)系

由圖2可以看出：橫坐標(biāo)為PH值，主縱坐標(biāo)為K/S值，次縱坐標(biāo)為UPF值。當(dāng)直接染色時(shí)，控制pH值逐漸增加時(shí)，K/S值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而UPF值則保持不變。當(dāng)pH值為8時(shí)，K/S值最大。這是因?yàn)槊薏荚诓煌腜H值條件下，纖維表面的電荷型發(fā)生變化所致，擊碎者pH值的升高，棉布纖維減少乃至失去正電荷所致，并帶負(fù)電荷與陰離子直接染料產(chǎn)生靜電斥力，阻礙上染。因此綜合K/S值UPF值可以看出，當(dāng)pH值為8時(shí)，有利于染料對(duì)棉布進(jìn)行上染。

（二）染色溫度的不同對(duì)棉布直接染色效果的影響

精確稱量0.45g棉布，owf用量為10%，用碳酸鈉和冰醋酸調(diào)節(jié)棉布和染液的PH值為8，設(shè)置染色時(shí)間t=80min，浴比為1:50，調(diào)節(jié)染色溫度T為40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃，并做好編號(hào)，待完成后取出布樣，在60℃的溫水中清洗兩次，再用蒸餾水清洗兩次，晾干，測(cè)定其K/S值及UPF值，并繪制相應(yīng)曲線圖。

表4 溫度與棉布直接染色后K/S值和UPF值的關(guān)系

圖3 溫度與棉布直接染色后K/S值及UPF值的關(guān)系

由圖3可以看出：橫坐標(biāo)為溫度，主縱坐標(biāo)為K/S值，次縱坐標(biāo)為UPF值。當(dāng)直接染色時(shí)，控制溫度逐漸增加時(shí)，K/S值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而UPF值則保持不變。因?yàn)閮翰枞玖显诘蜏叵戮奂雀?，染料分子在纖維內(nèi)部擴(kuò)散速率較慢，故得色量較低；溫度升高，纖維膨脹程度增高，染料分子的運(yùn)動(dòng)速率增大，染料分子迅速擴(kuò)散到纖維內(nèi)部，最終導(dǎo)致K/S值增大[1]。因此綜合K/S值UPF值可以看出，當(dāng)溫度為80℃時(shí)，K/S值最大。即溫度為80℃是棉布直接染色的最佳溫度。

（三）染色時(shí)間的不同對(duì)棉布直接染色效果的影響

精確稱量0.45g棉布，owf用量為10%，用碳酸鈉和冰醋酸調(diào)節(jié)棉布和染液的PH值為8，設(shè)置染色溫度T為80℃，浴比為1:50，調(diào)節(jié)染色時(shí)間t分別為 20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min，并做好編號(hào)，待完成后取出布樣，在60℃的溫水中清洗兩次，再用蒸餾水清洗兩次，晾干，測(cè)定其K/S值及UPF值，并繪制相應(yīng)曲線圖4。

表5 時(shí)間與棉布直接染色后的K/S值和UPF值的關(guān)系

圖4 時(shí)間與棉布直接染色后的K/S值和UPF值的關(guān)系

由圖4可以看出：橫坐標(biāo)為時(shí)間，主縱坐標(biāo)為K/S值，次縱坐標(biāo)為UPF值。當(dāng)直接染色時(shí)，控制時(shí)間逐漸增加時(shí)，K/S值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，而UPF值則保持不變。在70min之后，K/S值趨于平穩(wěn)。因?yàn)闀r(shí)間的延長(zhǎng)有利于兒茶染料與棉布織物的充分上染，使染料盡可能多的吸附在棉布織物上。因此綜合K/S值UPF值可以看出，當(dāng)時(shí)間為60min時(shí)，K/S值最大。因此，時(shí)間為60min是棉布直接染色的最佳時(shí)間。

（四）染料用量owf值的不同對(duì)棉布直接染色效果的影響

精確稱量0.45g棉布，用碳酸鈉和冰醋酸調(diào)節(jié)棉布和染液的PH值為8，設(shè)置染色溫度T為80℃，浴比為1:50，染色時(shí)間60min，調(diào)節(jié)染色owf用量別分為 4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%，并做好編號(hào)，待完成后取出布樣，在60℃的溫水中清洗兩次，再用蒸餾水清洗兩次，晾干，測(cè)定其K/S值及UPF值，并繪制相應(yīng)曲線圖5。

表6 染料用量owf值與棉布直接染色后的K/S值和UPF值的關(guān)系

圖5 染料用量owf值與棉布直接染色后的K/S值和UPF值的關(guān)系

由圖5可以看出：橫坐標(biāo)為owf用量值，主縱坐標(biāo)為K/S值，次縱坐標(biāo)為UPF值。當(dāng)直接染色時(shí)，控制owf用量逐漸增加時(shí)，染液中有更多的兒茶素分子與棉布織物相結(jié)合，上染率增加。但是當(dāng)兒茶染料的owf用量達(dá)到18%時(shí)，染料在織物上的上染達(dá)到飽和，所以當(dāng)染料的owf用量繼續(xù)增加時(shí)，由于染液濃度過高反而會(huì)抑制織物與染料的結(jié)合，從而導(dǎo)致K/S值明顯下降。最終趨于平穩(wěn)。因此綜合K/S值UPF值可以看出，當(dāng)owf用量為18%時(shí)，K/S值最大。即owf用量為18%是棉布直接染色的最佳owf用量。

綜上所述：兒茶染料在棉布織物上的直接染色最佳工藝參數(shù)條件為：兒茶染料的owf用量為18%時(shí)，浴比1:50，并用碳酸鈉和冰醋酸調(diào)節(jié)染液PH值為8，當(dāng)水浴鍋溫度達(dá)到80℃時(shí)，投入織物，并恒溫染色60min。此時(shí)兒茶染料對(duì)棉布的染色效果最好。

結(jié)論

根據(jù)對(duì)天然染料兒茶在改變其染料pH值，染色溫度，染料濃度的情況下，掃描其吸收光譜曲線。由此吸收光譜曲線圖可知：天然染料的最大吸收波長(zhǎng)基本上保持在波長(zhǎng)為277nm處有最大吸收波峰，即兒茶染料的最大吸收波長(zhǎng)為277nm。

根據(jù)上述兒茶天然染料的直接染色數(shù)據(jù)顯示：天然染料兒茶的最佳直接染色工藝條件參數(shù)為：pH=8；T=80℃；t=60min；owf=18%；浴比1:50時(shí)，棉布的染色效果最好。