羊毛織物的植物染料染色

尚潤(rùn)玲

(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 環(huán)境與材料工程系, 江蘇 江陰 214426)

大多數(shù)植物染料對(duì)人體無毒無害、可再生、對(duì)環(huán)境友好，而且本身還具有抗氧化、抑菌及其他保健功能，可用于貼身服裝面料的染色，如運(yùn)動(dòng)衣、內(nèi)衣及健身服等面料的染色，整個(gè)染色過程幾乎不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)[1]，染色后的面料擁有大自然賦予的獨(dú)特色彩，且色澤柔和、氣味芳香，深受消費(fèi)者的青睞[2-3]。紡織品的植物染料染色符合現(xiàn)代綠色染整和生態(tài)紡織品發(fā)展的趨勢(shì)。

羊毛織物柔軟而富有彈性，吸濕性、透氣性優(yōu)異，面料光澤自然柔和，羊毛面料深受消費(fèi)者的喜愛。目前，羊毛織物主要采用直接染料、活性染料、酸性染料、金屬絡(luò)合染料等進(jìn)行染色。這些染料均存在對(duì)人體不健康和環(huán)境污染等潛在問題。隨著人們生活理念的轉(zhuǎn)變、環(huán)保意識(shí)的提高，采用植物染料染色的羊毛面料受到了人們的喜愛。越來越多的黃色系、紫色系[4-5]、紅色系、藍(lán)色系植物染料等系列植物染料的成功提取[6-7]，為羊毛織物的植物染料染色提供更多可能。但是，經(jīng)過查閱文獻(xiàn)資料知，羊毛植物染料染色相關(guān)記載并不多，如陳欣子等[8]利用葡萄籽染料采用直接染、預(yù)媒染和后媒染多種染色工藝對(duì)毛織物染色，并得到了較好的色牢度，侯秀良等[9]用槐米色素植物染料對(duì)羊毛織物成功染色，董超萍等[10]采用板栗殼天然染料對(duì)羊毛織物進(jìn)行直接法染色，得到了色牢度良好的面料。少有通過助劑處理羊毛后，再用植物染料染色來提高織物的得色率和各項(xiàng)色牢度的研究。本文通過精選植物染料、借助助劑優(yōu)化染色工藝以提高羊毛織物得色率，改善染色后羊毛織物的耐摩擦色牢度、耐水洗色牢度、耐汗?jié)n色牢度，提高羊毛織物品質(zhì)和附加值。

1 試 驗(yàn)

1.1 織物、試劑及儀器

織物：羊毛機(jī)織物，面密度 237 g/m2。

試劑：玫紅色、亮黃色、深藍(lán)色植物染料(工業(yè)級(jí)，河南中大恒源生物科技股份有限公司)、滲透劑JFC、皂粉(工業(yè)級(jí)，江陰市尼美達(dá)助劑有限公司)、冰醋酸(工業(yè)級(jí)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、預(yù)處理劑(實(shí)驗(yàn)室自制)。

儀器：HTF-24P型紅外線染色小樣機(jī)(靖江市華夏科技有限公司)，YP10002型電子天平(江蘇金壇科學(xué)儀器有限公司)，DHG-9620B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)，Ci4000型耐皂洗牢度實(shí)驗(yàn)機(jī)、Ci4000型染色摩檫牢度試驗(yàn)儀器、Ci4000型汗?jié)n色牢度儀(Atlas公司)，Color-Eye 7000A型電腦測(cè)色儀(美國X-Rite公司)。

1.2 羊毛織物直接法染色工藝

由于純羊毛織物在紡紗和織造過程中被施加一定量的油劑和蠟質(zhì)，生產(chǎn)及運(yùn)輸過程中也會(huì)沾染油污和污垢，這些雜質(zhì)會(huì)影響染色效果。因此，染色前要對(duì)其進(jìn)行洗滌。洗滌方法：將羊毛織物于50 ℃的含有皂粉的溫水浴中處理30 min，然后于50 ℃的溫水沖洗干凈。將上述處理過的羊毛織物進(jìn)行染色及水洗后處理。

工藝流程：洗滌后的羊毛織物→染色→水洗→烘干。工藝處方：植物染料3.0(owf)%，冰醋酸2.0%～5.0%(owf)，滲透劑 1.5 g/L，浴比1∶50。

按照上述的工藝處方配制40 ℃的染浴，將潤(rùn)濕10 min的羊毛織物投入染浴，以1.0 ℃/min的速率升溫至60～100 ℃，保溫30～80 min，然后以1.5 ℃/min的速率降溫至50 ℃，水洗，烘干。

1.3 羊毛織物預(yù)處理后直接法染色工藝

染色前預(yù)處理：將羊毛織物按照1.2的洗滌方法洗滌，然后進(jìn)行預(yù)處理。將洗滌過的羊毛織物投入50 ℃的自制預(yù)處理劑溶液(預(yù)處理劑1.2%(owf)，pH值5.0，浴比1∶30)中，以1.0 ℃/min的速率升溫至85 ℃，保溫45 min，然后以1.5 ℃/min的速率降溫至50 ℃，水洗，待染色。

預(yù)處理后羊毛織物的染色：將預(yù)處理后的羊毛織物按照1.2直接染色工藝進(jìn)行染色和水洗，然后將染色水洗后的羊毛織物烘干。

1.4 性能測(cè)試

1.4.1 色牢度測(cè)試

染色后織物的耐摩擦色牢度按照AATCC TM8-2016e《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)試；耐汗浸色牢度按照AATCC TM15-2013e《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐汗浸色牢度》測(cè)試；耐水洗色牢度按照AATCC TM61-2013e2《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐水洗色牢度》測(cè)試。

1.4.2K/S值測(cè)定

采用Color-Eye7000A型電腦測(cè)色配色儀，在D65光源、入射角10°條件測(cè)定，將織物折成4層，選取3個(gè)不同的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 直接法染色

將羊毛織物按照1.2的洗滌方法洗好之后，選取枚紅色、亮黃色和深藍(lán)色3種植物染料，分別采用直接法染色工藝對(duì)羊毛織物進(jìn)行染色，然后再利用單因素法進(jìn)行工藝優(yōu)化。

2.1.1 染色溫度對(duì)直接法染色效果的影響

采用不同的保溫溫度(55、65、75、85、98 ℃)，在保溫時(shí)間50 min、pH值為4.0，滲透劑用量為1.5 g/L，浴比1∶50的染浴中，按1.2染色工藝對(duì)羊毛織物進(jìn)行染色，測(cè)定染色后織物的K/S值，結(jié)果見圖1。

圖1 染色溫度對(duì)K/S值的影響

由圖1可知，隨著保溫溫度的升高，采用玫紅色、亮黃色和深藍(lán)色植物染料染色后的羊毛織物的K/S值逐漸增加，可能是因?yàn)闇囟壬?，一方面可以使植物染料分子運(yùn)動(dòng)速率加快，更好地上染羊毛纖維和在羊毛織物中的擴(kuò)散，另一方面，隨著溫度的升高，羊毛的膨化程度增大，有利于植物染料的上染、擴(kuò)散和染料與纖維之間形成離子鍵。因此，保溫溫度以98 ℃為宜。

2.1.2 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響

采用不同的保溫時(shí)間(30、45、60、75、90 min)，在保溫溫度98 ℃、pH值4.0，滲透劑用量為1.5 g/L，浴比1∶50的染浴中，按1.2染色工藝對(duì)羊毛織物進(jìn)行染色，測(cè)定染色后織物的K/S值，保溫時(shí)間對(duì)羊毛織物染色K/S值的影響結(jié)果見圖2。

圖2 保溫時(shí)間對(duì)羊毛織物染色K/S值的影響

由圖2可知，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，分別采用3種植物染料染色后的羊毛織物的K/S值逐漸增大；當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)到60 min時(shí)，染后羊毛織物的K/S值均達(dá)到最大值，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)幾乎不再增加，可能是因?yàn)楫?dāng)染色保溫時(shí)間達(dá)到60 min后，染色趨于平衡，隨著時(shí)間的推移，織物的K/S值幾乎不會(huì)增加。因此，保溫時(shí)間以60 min為最佳。

2.1.3 pH值對(duì)羊毛織物染色效果的影響

采用不同的染浴pH值(3.0、4.0、5.0、6.0、7.0)，在染色溫度98 ℃、保溫時(shí)間60 min、滲透劑用量為1.5 g/L，浴比1∶50的染浴中，采用枚紅色、亮黃色和深藍(lán)色植物染料分別按1.2染色工藝對(duì)羊毛織物進(jìn)行染色，測(cè)定染色后織物的K/S值，pH值對(duì)K/S值的影響結(jié)果見圖3。

圖3 pH值對(duì)K/S值的影響

由圖3知，隨著pH值的增大，3種植物染料染色后的羊毛織物的K/S值均逐漸降低?？赡苁且?yàn)樵趐H值較低的染浴中，會(huì)有較多的羊毛纖維大分子上的氨基與染浴中大量氫離子結(jié)合，從而，纖維表面產(chǎn)生大量的帶正電荷銨根離子，可與更多的陰離子植物染料以離子鍵結(jié)合；隨著pH值的增加，染浴中的氫離子逐漸減少，使羊毛纖維大分子上形成的帶正電荷的銨根離子減少，與陰離子植物染料以離子鍵形式結(jié)合的機(jī)會(huì)也不斷減小，導(dǎo)致上染到羊毛織物的染料量減少，羊毛織物的K/S值減小。再者，考慮羊毛織物在酸性較強(qiáng)和溫度較高的條件下，易發(fā)生降解，因此，pH值以4為宜。

2.2 預(yù)處理后的羊毛染色

2.2.1 玫紅色染色結(jié)果與分析

按照1.3的染色方法，選取玫紅色植物染料進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平及正交試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。可知，預(yù)處理后羊毛的玫紅色染料染色的影響因素依次為：pH值>染色溫度>染色時(shí)間，預(yù)處理后羊毛的玫紅色染色的最佳工藝條件是A3B3C1，即在染色溫度98 ℃，染色時(shí)間60 min，pH值為4的染色條件下，羊毛織物染色后的表觀色澤最深。

表1 玫紅色染料染色正交試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 亮黃色染色結(jié)果與分析

按照1.3的染色方法，選取亮黃色植物染料進(jìn)行正交試驗(yàn)，表2為因素水平及正交試驗(yàn)結(jié)果。

表2 亮黃色染料染色正交試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，預(yù)處理后羊毛的亮黃色染料染色的影響因素依次為：pH值 >染色溫度>染色時(shí)間；預(yù)處理后羊毛織物的亮黃色染料染色的最佳工藝條件是A3B2C1，即pH值為4，染色溫度為98 ℃，染色時(shí)間50 min。

2.2.3 深藍(lán)色染色結(jié)果與分析

按照1.3的染色方法，選取深藍(lán)色植物染料進(jìn)行正交試驗(yàn)，表3所示為因素水平及正交試驗(yàn)結(jié)果。

表3 深藍(lán)色染料染色正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，預(yù)處理后羊毛的深藍(lán)色染料染色的影響因素依次為：pH值 >染色溫度>染色時(shí)間；預(yù)處理后羊毛的深藍(lán)色染料染色的最佳工藝條件是A3B3C1，即pH值為4，染色溫度98 ℃，染色時(shí)間60 min。

2.3 2種染色方法的染色結(jié)果對(duì)比

采用優(yōu)化工藝，植物染料用量為3%(owf)，分別采用玫紅色、亮黃色和深藍(lán)色3種染料對(duì)羊毛織物進(jìn)行染色，直接染色和預(yù)處理后染色的羊毛織物的K/S值和各項(xiàng)色牢度測(cè)試結(jié)果見表4。

表4 染色后的羊毛織物的K/S值和各項(xiàng)染色牢度

由表4可以看出，采用玫紅色、亮黃色和深藍(lán)色3種植物染料對(duì)預(yù)處理后羊毛織物進(jìn)行染色，得到的表觀色澤比直接染色后的色澤有明顯增大，而且，預(yù)處理后再染色的羊毛織物的耐皂洗色牢度、耐汗?jié)n色牢度和干耐摩擦色牢度均在4級(jí)以上，比直接染色的羊毛織物的均高出半級(jí)。

3 結(jié) 論

①玫紅色、亮黃色和深藍(lán)色3種植物染料對(duì)羊毛織物直接法染色的最佳染色工藝為：pH值為4.0, 染色時(shí)間60 min，染色溫度為98 ℃，滲透劑用量為1.5 g/L。

②羊毛織物預(yù)處理后分別選用玫紅色和深藍(lán)色植物染料染色：影響因素均依次為：pH值 >染色溫度>染色時(shí)間，染色的最佳工藝條件是A3B3C1，即pH值為4，染色溫度為98 ℃，染色時(shí)間60 min；羊毛織物預(yù)處理后選用亮黃色植物染料染色：影響因素依次為：pH值 >染色溫度>染色時(shí)間，染色的最佳工藝條件均是A3B2C1，即pH值為4，染色溫度為98 ℃，染色時(shí)間50 min。

③采用玫紅色、亮黃色和深藍(lán)色3種植物染料對(duì)羊毛織物染色可獲得各項(xiàng)色牢度優(yōu)良的產(chǎn)品，且工藝簡(jiǎn)捷，無污染。