茶多酚對滌綸織物的保健染色工藝

韋蘇娟，符嘉琳，戴 悅，倪張根，王洛豪，張瑞萍

（1.南通大學(xué)杏林學(xué)院，江蘇南通 226019；2.南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇南通 226019；3.夢百合家居科技股份有限公司，江蘇如皋 226500）

當(dāng)今消費(fèi)者對于紡織品的要求不僅在于美觀，而且注重功能性和生態(tài)環(huán)保。茶多酚染色織物具有柔和的色澤并能獲得抗菌消臭以及紫外防護(hù)等性能，配合媒染劑不僅可以提高得色量，而且能提高織物的保健功能［1-3］。目前國內(nèi)外的研究集中在茶多酚對絲綢、棉、麻、羊毛等織物的染色，對合成纖維的研究較少［3-5］。滌綸是產(chǎn)量最大的合成纖維，用途廣泛，在家紡面料、汽車內(nèi)飾和防護(hù)服領(lǐng)域占有很大比重。本研究采用茶多酚上染滌綸織物，通過單因素實(shí)驗(yàn)分析茶多酚對滌綸織物的染色效果，以K/S 值為指標(biāo)確定染色工藝，并測試染色織物的抗菌消臭效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

經(jīng)編滌綸針織物［新世嘉紡織品（南通）有限公司］，茶多酚（蕪湖天遠(yuǎn)科技開發(fā)有限公司），磷酸、乙酸、硼酸、氫氧化鈉、硫酸銅（分析純，上海潤捷化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 儀器

YG（B）912E 型紡織品防紫外性能測試儀（溫州大榮紡織儀器有限公司），Datacolor 650 型測色配色儀（美國Datacolor 公司），pHS-25 型數(shù)顯pH 計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司），1XC-F1 全能型試色機(jī)（廈門瑞比精密機(jī)械有限公司），01AB-1 型電熱恒溫干燥箱，KQ-300VDB 型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 緩沖溶液的配制

將磷酸、硼酸和醋酸配制成0.04 mol/L 的混合酸，用0.2 mol/L NaOH 溶液調(diào)至所需pH。

1.3.2 染色工藝

茶多酚2%～10%(omf)，浴比1∶50，用Britton-Rob?inson 緩沖溶液配制染液使其具有不同pH，初始溫度50 ℃，以1 ℃/min 升溫到110～130 ℃，保溫20～60 min，降溫至70 ℃，水洗，在恒溫干燥箱中于80 ℃烘干。

1.3.3 CuSO4后媒染

CuSO43%(omf)，浴比1∶50，在恒溫水浴鍋中于45 ℃處理60 min。

1.4 測試

顏色參數(shù)：使用測色配色儀測試K/S值。

抑菌性能：菌種為大腸桿菌，按GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價(jià) 第3 部分：振蕩法》進(jìn)行測試。

消臭性能：臭氣為氨氣。吸取0.1 mL 氨水于玻璃皿上，放置在干燥器底部。將織物剪成直徑4 cm 的圓形放置于干燥器托盤上，吸氨14 h，用100 mL 蒸餾水40 ℃萃取2 h。采用HJ 534—2009《環(huán)境空氣 氨的測定次氯酸鈉-水楊酸分光光度法》測定萃取液中的含氨量，通過下式計(jì)算消臭率：

2 結(jié)果與討論

2.1 不同pH 茶多酚溶液的顯色現(xiàn)象

由表1 可知，溶液的pH 不同，加入茶多酚后的顯色現(xiàn)象也不同。隨著pH 的增大，溶液顏色由淺黃變紅，并逐漸變成褐色。這是因?yàn)椴瓒喾邮且活惤M成復(fù)雜、分子質(zhì)量不同、極性與結(jié)構(gòu)差異很大的多酚類衍生物混合體，茶多酚的主要成分為兒茶素類化合物，基本結(jié)構(gòu)［6］如下：

表1 不同pH 茶多酚溶液的顯色反應(yīng)

隨著溶液pH 增加，氧化速率增大，兒茶素及其聚合物A 環(huán)氧化生成醌，反應(yīng)重復(fù)進(jìn)行直至生成共軛醌發(fā)色團(tuán)，使溶液顏色變深直至呈褐色［6］。

2.2 染色工藝優(yōu)化

2.2.1 pH

pH 對織物K/S值的影響見圖1。

圖1 pH 對織物K/S 值的影響

由圖1 可知，隨著茶多酚染液pH 的增大，滌綸織物的K/S 值減小，說明染液堿性越強(qiáng)，越不利于茶多酚的上染。滌綸是疏水性纖維，結(jié)構(gòu)緊密、結(jié)晶度高，因而水溶性染料對滌綸上染效果差，對其染色需采用結(jié)構(gòu)簡單、相對分子質(zhì)量較低的染料［7］。表1 中顯示，堿性越強(qiáng)，溶液顏色越深，這是茶多酚氧化聚合所致，但聚合后相對分子質(zhì)量較大，不利于上染纖維；另外，茶多酚及其氧化聚合產(chǎn)物都含有大量酚羥基，在堿性條件下會發(fā)生離子化，使水溶性增加［6］，也不利于對滌綸的上染。茶多酚染液pH 為3 時(shí)可以獲得深色；染液pH 為5 時(shí)，染色織物顏色較深且鮮艷度較好；染液pH 為8時(shí)可得中淺色。

2.2.2 染色溫度

由表2 可知，茶多酚溶液在不同pH 下染色時(shí)，隨著染色溫度的升高，K/S 值增大。因?yàn)闇囟壬撸w維無定形區(qū)的分子運(yùn)動加劇，加快了茶多酚向纖維內(nèi)部的擴(kuò)散。當(dāng)pH 為3 時(shí)，隨著溫度從110 ℃升高到120 ℃，K/S 值從0.252 0 增加至0.587 0，色深增加最明顯；當(dāng)pH 為8 時(shí)，染色溫度升高至130 ℃，K/S 值降低，因?yàn)閴A性環(huán)境和升高溫度均會加快茶多酚的氧化聚合，聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量大，影響了其對滌綸織物的上染。從染色效果和節(jié)約能源角度綜合考慮，茶多酚對滌綸織物的染色溫度選擇120 ℃。

表2 染色溫度對K/S 值的影響

2.2.3 染色時(shí)間

由表3 可知，當(dāng)染色時(shí)間從20 min 延長到30 min時(shí)，滌綸織物的K/S 值增大，當(dāng)染色時(shí)間從30 min 延長到60 min 時(shí)，pH 為8 的弱堿性染色K/S 值下降，這是因?yàn)楦邷貕A性環(huán)境下，茶多酚的氧化聚合反應(yīng)迅速，染色時(shí)間過長，不利于茶多酚對滌綸織物的上染。

表3 染色時(shí)間對K/S 值的影響

2.2.4 茶多酚用量

由表4 可知，隨著茶多酚用量的增加，染色織物的K/S 值也有一定增加，在酸性條件下染色，當(dāng)茶多酚用量大于5%(omf)時(shí)，織物會出現(xiàn)花斑現(xiàn)象，這是因?yàn)椴瓒喾臃肿又写罅康姆恿u基和苯環(huán)會發(fā)生氫鍵與疏水鍵的分子締合，茶多酚用量增加會促進(jìn)締合現(xiàn)象的發(fā)生［6］；當(dāng)pH 為8 時(shí)，茶多酚用量對織物K/S值的影響不大，這是因?yàn)閴A性條件會引起茶多酚氧化聚合，不利于對滌綸織物的上染。

表4 茶多酚用量對K/S 值的影響

2.2.5 CuSO4后媒染

由表5 可以看出，不論茶多酚染液為酸性還是堿性，CuSO4后媒染均使染色織物的K/S 值增加，因?yàn)椴瓒喾由先竞?，吸附在滌綸表面的酚羥基與銅離子發(fā)生了絡(luò)合［8-9］，絡(luò)合物的形成使得織物的K/S值提高。

表5 CuSO4后媒染對K/S 值的影響

2.3 染色織物的抗菌消臭性能

由表6 可知，不論茶多酚染液為酸性還是堿性，染色織物都能獲得一定的抑菌率，這是因?yàn)椴瓒喾涌梢云茐奈⑸锛?xì)胞膜的脂質(zhì)層，從而導(dǎo)致微生物死亡；茶多酚堿性浴染色織物的抑菌率比酸性浴高，這是因?yàn)椴瓒喾蛹捌鋯误w對細(xì)菌的抑制作用較弱，而茶多酚的氧化聚合產(chǎn)物（如茶黃素、茶紅素）對細(xì)菌的抑制能力較強(qiáng)［6］，而隨著pH 的增加，茶多酚的氧化聚合程度增大。

表6 不同染液整理織物的抗菌消臭性能

茶多酚上染的滌綸織物具有消臭性能，因?yàn)榉恿u基可與胺基、氨基等進(jìn)行縮合、中和反應(yīng)，消除游離在環(huán)境中的異味物質(zhì)。茶多酚堿性浴比酸性浴染色織物的消臭率高［6］。茶多酚染色織物進(jìn)行CuSO4后媒染后，織物的抑菌率和消臭率明顯提高，因?yàn)榭椢锷衔降姆恿u基與Cu 離子形成了絡(luò)合物，具有良好的抗菌消臭性能［9］。

3 結(jié)論

（1）茶多酚對滌綸織物染色時(shí)，染液pH 越低，染色織物的K/S 值越大。茶多酚染液pH 為3時(shí)可以獲得深色；當(dāng)染液pH 為5 時(shí)，染色織物顏色較深且鮮艷度較好；當(dāng)染液pH 為8 時(shí)可得中淺色。茶多酚染色滌綸織物的優(yōu)化工藝為：茶多酚用量5%(omf)，120 ℃染色30 min。

（2）茶多酚染色織物對大腸桿菌具有抑菌性，同時(shí)還具有消臭性能；硫酸銅后媒染提高了抑菌率和消臭率。