家用天然染料手繪色漿的制備及其應(yīng)用

王雙雙 朱煒欽 余志成

摘?要：為了探討家庭用天然染料手繪色漿的制備及應(yīng)用，選用S-240MV瓜爾豆膠為糊料，硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵為媒染劑，與梔子藍(lán)、桑葚、紫膠、茜草、槐米、板栗殼提取物調(diào)成所需手繪色漿，并在真絲織物上作畫(huà)，對(duì)所得色漿的黏度、繪畫(huà)樣品的K/S值及色牢度進(jìn)行測(cè)試，選擇蒸鍋、微波爐、熨斗三種蒸化方法及不同水洗工藝，確定最佳的天然染料色漿配方及蒸化水洗工藝條件。結(jié)果表明，手繪色漿配方為：天然染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～4%，硫酸鋁鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～3%，S-240MV瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，加水合成100%，并用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為5，色漿黏度為0.5～0.65 Pa·s。在后處理中最佳的蒸化方法為蒸鍋蒸化，在100 ℃條件下汽蒸15～20 min;最佳的水洗方法為冷水（1.5 g/L洗潔精溶液）→冷水→溫水（40 ℃）→冷水。天然染料手繪色漿在真絲織物上的色牢度基本符合國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)鍵詞：天然染料;色漿;蒸化;水洗

中圖分類(lèi)號(hào)：TS194.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2019）02-0074-05

Abstract：In this paper， the preparation and application of natural dye color pastes for household use were studied. The hand-painted color pastes consisted of paste （S-240MV guar gum）， mordant （aluminium potassium sulfate and ferrous sulfate） and natural dyes （gardenia blue， mulberry， lac， madder， locust and chestnut shell）. Then the color pastes were painted on silk. The viscosity of the color paste， K/S value and color fastness of the products were tested. Three steaming methods of boiler， microwave oven and iron and different washing technologies were chosen to determine the optimal natural dye color paste formula， steaming and washing conditions. The results showed that the color paste formula was as follows： mass fraction of natural dye 1%～4%， mass fraction of aluminium potassium sulfate 1%～3%， mass fraction of guar gum paste 5%， 100% synthesis with water and the pH value of the paste 5 （adjusted by citric acid）， viscosity of color paste 0.50～0.65 Pa·s. The optimal steaming method was steamed in a household steamer at the temperature of 100 ℃ for 15～20 min. The optimal water washing processing was as follows： cold water （1.5 g/L detergent solution） （cold water（warm water （40 ℃） （ cold water. The color fastness of natural dye hand-painted color pastes on the silk basically accords with the national standard.

Key words：natural dyes; color paste; steaming; washing

中國(guó)天然染料的制備和染色工藝早在明清時(shí)期就已經(jīng)達(dá)到較高水平，后因合成染料的崛起被替代，同時(shí)，天然染料本身存在產(chǎn)量不穩(wěn)定、色譜相對(duì)不豐富、不同顏色存在色牢度差異等各種原因，在提取、加工、制備方面逐漸萎縮。近年來(lái)，又因合成染料導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染、消耗大量能源和資源，且一些染料中間體有毒、致癌，使穿著者受害，特別是對(duì)身體抵抗力較差的兒童，如果誤食或者沾染到皮膚上對(duì)健康有一定危害[1-2]。而天然染料取之于自然，安全性好，可生物降解，與環(huán)境的相容性好，隨著“源于自然、回歸自然”理念的流行，人們更加注重安全性、個(gè)性化等，因此天然染料重新被重視[3-7]。瓜爾豆膠是一種植物種子膠，具有較好的水溶性，且在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)下呈現(xiàn)出很高的黏度，同時(shí)具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。因此，從環(huán)保安全方面考慮，本文選擇以瓜爾豆膠作為糊料，天然染料作為手繪用染料進(jìn)行色漿的制備。另外，為了方便天然染料手繪色漿的使用，本文以家庭常用工具為基礎(chǔ)，對(duì)天然染料手繪色漿在家庭中蒸化、水洗方面的可行性進(jìn)行了研究。

1?試?驗(yàn)

1.1?材料、藥品和儀器

材料：真絲素縐緞（平方米質(zhì)量99 g/m2，達(dá)利中國(guó)有限公司）。

藥品：梔子藍(lán)提取物、桑葚提取物、紫膠提取物、茜草提取物、槐米提取物、板栗殼提取物（自制），S-240 MV瓜爾豆膠（武漢佰興生物科技有限公司），小蘇打（南京甘汁園糖業(yè)有限公司），洗潔精（上海和黃白貓有限公司），硫酸鋁鉀（天津市永大化學(xué)試劑有限公司），硫酸亞鐵（成都市科龍化工試劑廠）。

儀器：毛筆（市售），1 200 W吹風(fēng)機(jī)FH6257（飛科集團(tuán)有限公司），蒸鍋304（浙江蘇泊爾股份有限公司），EM720微波爐（廣東美的廚房電器制造有限公司），GC1902電熨斗（飛利浦公司），SF 600X計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀（Data color公司），Y571（L）染色摩擦牢度儀（浙江溫州紡織儀器廠），Atlas Xeno Test Alpha耐光色牢度測(cè)試儀（美國(guó)Atlas公司），MCR52旋轉(zhuǎn)流變儀（奧地利Anton Paar公司）。

1.2?試驗(yàn)方法

1.2.1?色漿制備

質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～3%的媒染劑（硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵）和質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～4%的天然染料分別溶解后加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的S-240MV瓜爾豆膠的原糊中，攪拌均勻，再用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為5，即得所需色漿。

1.2.2?手繪工藝

用毛筆蘸取手繪色漿在真絲織物上進(jìn)行繪畫(huà)→吹風(fēng)機(jī)吹干或晾干→蒸化→水洗→晾干。

1.2.3?蒸化及水洗方法

蒸鍋蒸化：用干凈的面料單層包裹繪畫(huà)的真絲織物（避免搭色），然后放入蒸鍋內(nèi)，100 ℃沸水條件下汽蒸一定時(shí)間后取出。

微波爐蒸化：選取一個(gè)比繪畫(huà)面積稍大點(diǎn)的碗（或瓷盆），里面盛半碗水，把繪畫(huà)處固定在碗口的正上方（如用皮筋捆扎），然后放在微波爐內(nèi)蒸化固色6 min后取出。

熨斗蒸化：用干凈的面料單層包裹繪畫(huà)的真絲織物（避免搭色），然后按壓熨斗使其產(chǎn)生蒸汽噴霧，再對(duì)織物進(jìn)行熨燙。

小蘇打洗滌：冷水（1.5 g/L小蘇打溶液）→冷水→溫水（40 ℃）→冷水。

洗潔精洗滌：冷水（1.5 g/L洗潔精溶液）→冷水→溫水（40 ℃）→冷水。

1.3?測(cè)試方法

1.3.1?黏度測(cè)定

將一定量的媒染劑和天然染料分別加入到空白原糊中，攪拌均勻，放置3 h后，使用MCR52型流變儀，在剪切速率為100 s-1條件下分別測(cè)試媒染劑和天然染料加入前后原糊的黏度值，并與空白樣進(jìn)行對(duì)比。

1.3.2?K/S值測(cè)定

使用Datacolor SF 600X測(cè)色配色儀，在D65光源，10°視角下進(jìn)行測(cè)試，每塊織物在不同位置測(cè)試3次，3次測(cè)量的平均值即為織物K/S值。

1.3.3?色牢度測(cè)試

耐洗色牢度測(cè)試參照國(guó)標(biāo) GB/T 3921.1—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》進(jìn)行;耐摩擦色牢度測(cè)試參照國(guó)標(biāo)GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》進(jìn)行;耐光色牢度試驗(yàn)依照GB/T 8427—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐日曬色牢度》在Atlas Xeno Test Alpha耐光色牢度測(cè)試儀上進(jìn)行，布樣在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下用氙燈連續(xù)光照12 h。

2?結(jié)果與討論

2.1?手繪色漿的制備、適用性及其穩(wěn)定性

選用S-240MV瓜爾豆膠作為增稠劑，用硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵作為媒染劑，用檸檬酸調(diào)節(jié)色漿pH值，配制天然染料手繪色漿。媒染劑和天然染料對(duì)原糊穩(wěn)定性影響如圖1和圖2所示。

從圖1可以看出，原糊中加入硫酸鋁鉀后，原糊的黏度相比于空白原糊有所上升，這是因?yàn)榱蛩徜X鉀中鋁離子與原糊中的氧原子具有較強(qiáng)結(jié)合力，金屬離子通過(guò)與原糊形成配位鍵而使分子間發(fā)生交聯(lián)，黏度增加，同時(shí)，鋁離子具有一定的水合能力，二者同時(shí)作用，使得原糊黏度有所提高。原糊中加入硫酸亞鐵發(fā)現(xiàn)，原糊的黏度相比于空白原糊有所降低，這是因?yàn)榱蛩醽嗚F中的亞鐵離子水合能力更強(qiáng)，亞鐵離子會(huì)奪取糊料分子以氫鍵結(jié)合的水分子，使結(jié)合水變成自由水，原糊中自由水增加，原糊變稀，導(dǎo)致原糊黏度減小[8]。因?yàn)槭掷L色漿的黏度以在織物上不滲化為標(biāo)準(zhǔn)，黏度稍有上升，對(duì)手繪的效果影響不大，所以最終選擇硫酸鋁鉀作為媒染劑。

從圖2可知，六種天然染料對(duì)原糊的黏度影響均不大，這是因?yàn)楣蠣柖鼓z是非離子型膠體，六種天然染料既不與原糊發(fā)生反應(yīng)，天然染料引起的pH值變化在一定范圍內(nèi)也不會(huì)對(duì)原糊黏度產(chǎn)生太大影響，說(shuō)明六種天然染料與原糊均有較好的相容性。

測(cè)得色漿黏度與手繪效果之間的關(guān)系，結(jié)果如表1所示。

S-240MV瓜兒豆膠主要組成是半乳糖和甘露糖剩基，分子鏈上存在大量的羥基，這些羥基與水以氫鍵結(jié)合在一起形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，吸附自由水，增加水的自由移動(dòng)阻力，從而原糊表現(xiàn)出一定的粘稠性。手繪色漿黏度控制對(duì)手繪質(zhì)量影響極大。黏度較低，手繪時(shí)容易產(chǎn)生滴漿、滲化，造成畫(huà)面模糊不清等現(xiàn)象;黏度較高則由于色漿流動(dòng)性較差，導(dǎo)致手繪色漿不流暢。經(jīng)過(guò)大量研究實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為色漿黏度在0.5～0.65 Pa·s之間手繪色漿不僅具有較好的流暢性，而且滲化程度也較小。

2.2?手繪工藝及其蒸化、水洗方法

2.2.1?手繪工藝

將真絲織物固定在繃架上，用毛筆蘸取不同色澤的天然染料色漿在織物上進(jìn)行繪畫(huà)，結(jié)果如圖3所示。

圖3中的圖案顏色由天然染料與媒染劑硫酸鋁鉀絡(luò)合而成，其中藍(lán)色為梔子藍(lán)色素，藍(lán)紫色為桑葚色素，紫紅色為紫膠色素，大紅色為茜草色素，黃色為槐米色素，棕色為板栗殼色素。

2.2.2?蒸化方法

選擇蒸鍋、微波爐、熨斗三種家庭常用裝置對(duì)手繪織物上的染料進(jìn)行固著處理，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，微波爐和熨斗蒸化之后的真絲織物K/S值相對(duì)較低，這是因?yàn)樵陟俣氛艋^(guò)程中，蒸汽不充足導(dǎo)致染料分子擴(kuò)散進(jìn)入纖維內(nèi)部的較少;在微波爐蒸化過(guò)程中，由于濕度不均勻，纖維吸濕溶脹不充分，導(dǎo)致繪畫(huà)效果深淺不一致。而蒸鍋蒸化之后的真絲織物K/S值均明顯高于另外兩種方法，桑葚、板栗殼提取物尤其高，原因可能是在蒸鍋蒸化過(guò)程中的蒸汽比較充足，纖維能充分吸濕溶脹，在真絲織物上呈現(xiàn)的蒸化效果較好。因此在家庭中使用天然染料色漿手繪時(shí)，建議使用蒸鍋蒸化。

選擇100 ℃作為最佳的蒸化溫度，進(jìn)一步研究蒸化時(shí)間對(duì)手繪織物K/S值的影響，結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，當(dāng)蒸化時(shí)間小于15 min時(shí)，各天然染料手繪后真絲織物K/S值隨著蒸化時(shí)間的增加而大幅增加，這是因?yàn)殡S著時(shí)間的增長(zhǎng)，纖維的膨化程度提高，纖維的微隙增大，染料更容易進(jìn)入纖維內(nèi)部。當(dāng)蒸化時(shí)間達(dá)到15～20 min時(shí)，染料對(duì)纖維的上染達(dá)到平衡，織物的K/S值基本不變。因此，確定最佳的蒸化時(shí)間為15～20 min。

2.2.3?水洗方法

水洗工藝對(duì)手繪質(zhì)量影響較大。為防止水洗過(guò)程中相互沾色，水洗工藝采用冷水→冷水→溫水→冷水，同時(shí)在冷水中加入洗潔精、小蘇打等一般家庭中必備日用品，研究其對(duì)洗滌過(guò)程中相互沾色的影響，結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，使用洗潔精溶液水洗的織物沾色牢度均達(dá)到3級(jí)以上;而使用小蘇打溶液水洗的織物，沾色牢度多在在2～3級(jí)之間。由此可見(jiàn)，洗潔精溶液的洗滌效果遠(yuǎn)好于小蘇打溶液洗滌的效果，這可能是因?yàn)樾√K打溶液呈堿性，洗潔精溶液偏中性導(dǎo)致。因此最佳的水洗方法為冷水（1.5 g/L洗潔精溶液）→冷水→溫水（40 ℃）→冷水。

2.3?手繪織物的色牢度

測(cè)定了手繪真絲織物的耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度及耐日曬色牢度，結(jié)果如表3所示。

從表3中可以看出，梔子藍(lán)、紫膠、茜草、槐米、板栗殼提取物在真絲織物上的耐皂洗牢度基本達(dá)到3級(jí)及以上，只有桑葚提取物的變色牢度較低，但是將皂洗后的真絲織物放入0.5 mL/L醋酸中處理10 min后，變色牢度可提高至3～4級(jí)，基本符合要求，原因可能是皂洗的pH值較高，對(duì)桑葚色素的發(fā)色產(chǎn)生影響，使色光發(fā)生了變化，經(jīng)過(guò)酸處理后，pH值降低，桑葚提取物基本恢復(fù)到原來(lái)的色光，因此變色牢度提高。

從表3中也可以看出六種天然染料的摩擦色牢度較好，基本在3～4級(jí)及以上，符合摩擦色牢度達(dá)到3級(jí)的要求，但是梔子藍(lán)提取物在真絲織物上的日曬色牢度較差，這是由染料本身的結(jié)構(gòu)所決定的，而桑葚、紫膠、茜草、槐米、板栗殼提取物的耐日曬色牢度基本符合要求。

3?結(jié)?論

a） 從媒染劑和天然染料對(duì)原糊黏度的影響可以看出，媒染劑硫酸鋁鉀和天然染料對(duì)原糊黏度的影響均較小;天然染料色漿配方為：天然染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～4%，硫酸鋁鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～3%，瓜爾豆膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，加水合成100%，并用檸檬酸調(diào)節(jié)pH值為5，此時(shí)天然染料手繪色漿黏度在0.5～0.65 Pa·s之間，色漿在真絲織物上的流暢性較好，滲化程度較小。

b） 對(duì)手繪真絲織物在家庭中進(jìn)行蒸化、水洗處理，最佳的蒸化方法為蒸鍋蒸化，其最優(yōu)工藝為100 ℃條件下汽蒸15～20 min;水洗的最優(yōu)工藝為：冷水（1.5 g/L洗潔精溶液）→冷水→溫水（40 ℃）→冷水。

c） 耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度達(dá)到3級(jí)的要求。但梔子藍(lán)提取物的耐日曬牢度較差，紫膠、桑葚、茜草、槐米、板栗殼提取物的耐日曬牢度基本符合要求。

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