錦綸織物的決明子色素染色

尚潤(rùn)玲，廖秋菊

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 江陰 214426）

錦綸織物回彈性和耐磨性均優(yōu)良，因此，常被用作戶外運(yùn)動(dòng)衣及內(nèi)衣等服裝的面料。目前，錦綸主要采用合成染料來(lái)染色，染色過(guò)程不能做到生態(tài)環(huán)保，染色后的錦綸面料貼身穿著不利于人體健康。人們的環(huán)保和健康意識(shí)在不斷提高，而植物染料在染色過(guò)程中又很少產(chǎn)生造成環(huán)境污染的物質(zhì)[1-2]，染色后的織物有著大自然賦予的鮮艷色彩、明亮色澤和芬芳?xì)庀?，深受消費(fèi)者青睞[3-4]。因此，尋找植物染料對(duì)錦綸面料染色成為熱點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，決明子分布廣泛，含有天然色素，陳梅玲等[5]研究發(fā)現(xiàn)決明子對(duì)金黃色葡萄球菌及白色念珠菌等菌有很好的抑制作用。王海棠等[6]對(duì)決明子色素穩(wěn)定性進(jìn)行了詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)該色素有較好的耐熱性、抗氧化性和耐還原性，在功能紡織品和食品中的應(yīng)用前景看好。

不過(guò)，目前決明子的研究主要集中在決明子色素的提取及其在藥品和食品中的應(yīng)用等方面，其在紡織上的應(yīng)用研究較少。通過(guò)資料查找，發(fā)現(xiàn)有焦林等[7]采用決明子色素對(duì)亞麻織物進(jìn)行染色；王福強(qiáng)等[8]研究決明子對(duì)絲織物的染色，而對(duì)于采用決明子對(duì)織物進(jìn)行染色后的色牢度以及賦予織物功能性方面的研究很少。所以，本研究的目的就是通過(guò)決明子色素的提取和優(yōu)化染色工藝，提高錦綸織物的得色率，改善染色后的錦綸面料的摩擦牢度、水洗牢度，賦予錦綸織物抗紫外線性能，提高錦綸面料的附加值。

1 試驗(yàn)

1.1 織物、試劑及儀器

織物為錦綸機(jī)織物，平方米克重為65g/m2；主要試劑有決明子（工業(yè)級(jí)，河南中大恒源生物科技股份有限公司）、高效精煉劑（均為工業(yè)級(jí)，江陰市尼美達(dá)助劑有限公司）、純堿、冰醋酸（均為工業(yè)級(jí)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

主要有儀器YP10002 型電子天平（江蘇金壇科學(xué)儀器有限公司）、YG571 型耐摩擦色牢度儀、DHG-9620B 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、SW-12A 型耐洗色牢度測(cè)試儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），HTF-24P 型紅外線染色小樣機(jī)（靖江市華夏科技有限公司），Color-Eye 7000A 型電腦測(cè)色儀（美國(guó)X-Rite）。

1.2 決明子色素的提取

采用堿法提取，料液比為1∶20，稱(chēng)取一定量的事先粉碎成粉末狀的決明子，然后倒入預(yù)先配制的20g/L的無(wú)水碳酸鈉溶液，攪勻后，在95℃水浴鍋中提取1.5h，然后真空抽濾，將濾液作為下面染色實(shí)驗(yàn)用的決明子母液。

1.3 錦綸織物的前處理

錦綸織物在織造或者運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中沾有一定量的油劑，因此，一般在染色前利用高效精煉劑對(duì)其進(jìn)行前處理。

1.3.1 工藝處方

1.3.2 工藝曲線

將潤(rùn)濕后的錦綸織物，在室溫下投入按照上述處方配制的前處理浴中進(jìn)行前處理，具體前處理工藝曲線如圖1 所示。

圖1 錦綸織物前處理工藝曲線

1.4 錦綸織物的染色工藝

將處理過(guò)的錦綸織物于50℃溫水中潤(rùn)濕10min，然后進(jìn)行染色及水洗后處理。

1.4.1 工藝流程

前處理過(guò)的錦綸織物→染色→水洗→烘干。

1.4.2 工藝處方

1.4.3 工藝曲線

將潤(rùn)濕后的錦綸織物于室溫下投入用決明子提取液配制的染浴中進(jìn)行染色，以1.5℃/min 的升溫速率升溫，在不同的溫度、染色時(shí)間和染浴pH 值下分別對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色、水洗和烘干。具體工藝曲線如圖2所示。

圖2 錦綸織物染色工藝曲線

1.5 各項(xiàng)色牢度測(cè)試

耐摩擦色牢度，按照GB/T 3920-2008 《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y(cè)試；耐水洗色牢度，按照GB/T 3921-2008 《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)退瓷味取窚y(cè)試。

1.6 顏色特征值與K/S 值測(cè)定和抗紫外線性能測(cè)定

顏色特征值與K/S 值的測(cè)定采用Color-Eye 7 000A 型電腦測(cè)色儀，在D65 光源、入射角10°條件下測(cè)定，測(cè)4 次取平均值；抗紫外線性能測(cè)定則按照GB/T 18830 2009《紡織品防紫外線性能的評(píng)定》 進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

將前處理好的錦綸織物，選用決明子的提取液，采用直接法染色工藝對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色。

2.1 單因素法實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 溫度對(duì)錦綸織物直接法染色效果的影響

分別采用60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的保溫溫度，在保溫時(shí)間為60 min、pH 值為4.0，浴比1∶50 的染浴中，按1.4 染色工藝對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色，測(cè)定染色后織物的顏色特征值及K/S，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 保溫溫度對(duì)染色錦綸顏色特征值及K/S 值的影響

由表1 知，隨著保溫溫度的升高，采用決明子提取液染色后的錦綸織物的K/S 值逐漸減小，可能是因?yàn)闇囟壬?，一方面，可以使決明子色素分子運(yùn)動(dòng)速率加快，有利于上染錦綸纖維和在錦綸纖維中的擴(kuò)散；另一方面，隨著溫度的升高，決明子色素對(duì)錦綸纖維的吸附作用也減小，上染到錦綸纖維上的決明子色素分子的解吸速率也加快，同時(shí)可能會(huì)有部分染料發(fā)生水解，導(dǎo)致K/S 值減小。

此外還發(fā)現(xiàn)，染色后的錦綸織物隨著溫度的升高，色相明度L 值、紅綠a 值、黃藍(lán)b 值均逐漸下降，表明所染錦綸顏色逐漸變淺，黃光和紅光均減弱。因此，保溫溫度以60℃為宜。

2.1.2 時(shí)間對(duì)錦綸織物染色效果的影響

分別采用30min、45min、60min、80min、90min 的保溫時(shí)間，在染色溫度為60℃、pH 值為4.0，浴比1∶50 的染浴中，按1.4 染色工藝對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色，測(cè)定染色后織物的顏色特征值與表觀色澤深度K/S 值，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 保溫時(shí)間對(duì)染色錦綸顏色特性值及K/S 值的影響

由表2 可知，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，采用決明子色素染色后的錦綸織物的K/S 值先逐漸增大；當(dāng)保溫時(shí)間達(dá)到60min 時(shí)，染后錦綸面料的K/S 值隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而減小，可能是因?yàn)楫?dāng)染色保溫時(shí)間達(dá)到60min后，染色趨于平衡，所以，織物的K/S 值幾乎保持不變。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，染色后的錦綸織物隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，色相明度L 值逐漸減小、紅綠a 值逐漸增大、黃藍(lán)b 值均逐漸減小，表明所染錦綸明度降低，紅光增強(qiáng)和黃光減弱。綜上所述，保溫時(shí)間以60min 為最佳。

2.1.3 pH 對(duì)錦綸織物染色效果的影響

由于錦綸在pH 值小于2.5 的染浴中染色時(shí)會(huì)發(fā)生水解[9]。因此，本實(shí)驗(yàn)分別采用pH 值分別為3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 的染浴，在保溫溫度為60 ℃、保溫時(shí)間為60 min、浴比1∶50 的染浴中，對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色，測(cè)定染色后織物的顏色特征值與表觀色澤深度K/S 值，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 pH 對(duì)染色錦綸顏色特征值及K/S 值的影響

由表3 可知，隨著pH 值增大，決明子色素染色后的錦綸織物的K/S 值逐漸降低，可能是因?yàn)樵趐H 值較低的染浴中，會(huì)有較多的錦綸纖維大分子上的氨基與染浴中大量氫離子結(jié)合，從而在纖維表面上產(chǎn)生大量的帶正電荷銨根離子，可與更多的決明子色素陰離子以離子鍵結(jié)合；隨著pH 值的增加，染浴中的氫離子逐漸減少，錦綸纖維大分子上形成的帶正電荷的銨根離子減少，與決明子色素陰離子以離子鍵形式結(jié)合的機(jī)會(huì)也不斷減少，導(dǎo)致上染到錦綸織物的色素量減少，表現(xiàn)在錦綸織物的K/S 值減小。再者，考慮染浴pH值為3.0 時(shí)，錦綸纖維表面形成的大量的銨根陽(yáng)離子與色素陰離子快速形成離子鍵，染色易出現(xiàn)色花；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，染色后的錦綸織物隨著pH 值增大，色相明度L 值與紅綠a 值逐漸增大，黃藍(lán)b 值逐漸減小，表明所染錦綸明度增強(qiáng)，紅光增強(qiáng)和黃光減弱。綜上所述，pH值以4.0 為宜。

2.2 決明子提取液染色后的色牢度

采用優(yōu)化工藝，決明子提取母液20ml，采用直接染色法對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色，染色后的錦綸織物的K/S值和各項(xiàng)色牢度見(jiàn)表4。

表4 染色后的錦綸織物的K/S 值和各項(xiàng)染色牢度

由表4 所示的測(cè)試結(jié)果可以看出，采用決明子提取液對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色，染色后的錦綸織物的皂洗牢度和干摩擦牢度均在3.0～4.0 級(jí)，滿足染色加工的要求。

2.3 決明子提取液染色后的抗紫外線性能

參照1.3 的實(shí)驗(yàn)方法，在染浴pH 值為4.0，保溫溫度為60℃的條件下，對(duì)錦綸織物染色60min，然后水洗，烘干，進(jìn)行染色后錦綸織物的抗紫外線性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表5 所示。

表5 染色后的錦綸織物的K/S 值和抗紫外線性能

由表5 的測(cè)試結(jié)果可以看出，采用決明子提取液對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色，染色后的錦綸織物的抗紫外線性能顯著增強(qiáng)，雖然染色后錦綸織物的表觀色澤K/S值僅為2.76，但是其UPF 值卻高達(dá)64.73。

3 結(jié)語(yǔ)

3.1 決明子提取液對(duì)錦綸織物直接法染色的最佳染色工藝為：pH 值為4.0,保溫時(shí)間為60 min，保溫溫度為60℃。

3.2 采用決明子提取液對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色，染色后的錦綸織物的皂洗牢度和干摩擦牢度均在3.0～4.0級(jí)，滿足染色加工的要求。

3.3 采用決明子提取液對(duì)錦綸織物進(jìn)行染色，染色后的錦綸織物的抗紫外線性能顯著增強(qiáng)。