改性蠶絲織物的胭脂蟲紅染色工藝探析

摘 要：為使胭脂蟲紅上染蠶絲織物效果好，采用殼聚糖季銨鹽（HACC）對蠶絲織物改性后，用胭脂蟲紅色素直接染色，探討改性工藝。研究表明，最佳改性工藝條件為改性溫度70℃，改性時間40 min，pH=5，HACC質量濃度4%。胭脂蟲紅對改性蠶絲織物進行直接染色，得出優(yōu)化的染色工藝條件為染色溫度80℃，染色時間40 min，pH=7，染液質量濃度6%。在最佳的工藝條件下，對未改性及改性蠶絲織物進行直接染色和后媒染，用環(huán)保的氯化鑭稀土為媒染劑，對染色織物的染色性能、色牢度進行測試。結果表明，HACC改性試樣經(jīng)過后媒染法染色，其染色性能、色牢度最好，對生態(tài)染整技術發(fā)展提供積極的意義。

關鍵詞：胭脂蟲紅色素；真絲面料；殼聚糖季銨鹽；改性工藝；染色工藝

中圖分類號：TS102.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095－414X（2024）03－0076－05

0 "引言

從古至今，人們一直追求將顏色單調(diào)的纖維制品轉化為色彩絢麗的紡織品。染色是紡織品制造過程中的一個非常重要環(huán)節(jié)^[1]。隨著社會的發(fā)展，人類越來越重視綠色環(huán)保，發(fā)現(xiàn)化學染料在生產(chǎn)、使用中會對環(huán)境造成污染，對人體健康產(chǎn)生危害等問題^[2]。于是，天然染料又重新成為人們研究的焦點。

天然染料來源于自然環(huán)境中動植物和礦物質，不需或者很少通過化學方法加工。大部分天然染料本身無毒無害，不會造成過敏和致癌等現(xiàn)象，還具有一定的藥物治療作用和保健功效^[3-5]。

胭脂蟲寄生于仙人掌上，從雌成蟲身體能獲得純天然的胭脂蟲紅色素，具有生物降解，健康安全的優(yōu)點，適合現(xiàn)代人對衛(wèi)生環(huán)境保護的要求，因此引起了廣泛研究^[6-8]。胭脂蟲紅色素染制真絲面料色澤濃艷，但因天然染料，對蠶絲的直接染色效果不佳，為此常用媒染劑或者利用改性劑對蠶絲面料進行處理，增加天然染料與纖維的親和力，提高面料染色性能，增加天然染料的染色牢度及穩(wěn)定性^.[9]。

目前，較為常見的媒染劑多為金屬鹽，如明礬等^[10]。這些媒染劑會在水中留下大量有毒的金屬離子，對自然界和人類健康產(chǎn)生不良影響^[11]。而氯化鑭稀土是從稀土中提取的一種物質，具有比常見的媒染劑對環(huán)境更加友好的特性，避免了對環(huán)境的污染^[12]。

殼聚糖是自然界第二豐富的多糖生物質^[13-14]，具有優(yōu)異的生物相溶性和生物活性，在紡織領域經(jīng)常用作織物染色、印花和抗皺整理劑^[15]。但殼聚糖不易溶于水^[16-17]。對殼聚糖進行季銨化改性可制得水溶性殼聚糖季銨鹽（HACC），用其對面料進行處理，符合人們對環(huán)保的要求。張偉^[18]直接使用HACC對真絲面料改性，處理后的真絲面料的力學性能有所下降。 侯江波^[19]利用HACC對羊毛織物進行處理，提高了羊毛織物的抗靜電性能。彭文芳等^[20]利用HACC改性棉織物，改性后純棉織物染色更加鮮艷，色牢度符合服用要求。張雨航^[21]等用HACC處理滌/棉織物，改性后的面料力學性能變化很小，透氣性略增加，白度稍微下降，抗菌性增強很多，水洗后抗菌性也較好。利用HACC對真絲面料進行改性，研究染色效果研究較少。研究者開展了使用HACC處理面料，探究對面料力學、染色、抗菌性等各方面性能的影響，但對蠶絲面料的染色性能研究較少。

為了保持真絲織物的天然優(yōu)異特性，本文采用環(huán)保的改性劑、天然染料和媒染劑對真絲織物改性、染色處理，尋找提高真絲面料的胭脂蟲紅染色牢度的方法，對生態(tài)染整技術發(fā)展提供積極的意義。

本文采用環(huán)保的改性劑HACC對真絲織物進行改性，胭脂蟲紅直接染色改性面料，探討最佳改性工藝和染色工藝條件。在最佳的工藝條件下，未改性試樣、改性試樣分別采用直接法染色和后媒染法染色（使用環(huán)保的氯化鑭稀土作為媒染劑），對染色后面料的染色性能、色牢度進行測試對比。

1 "實驗方法

1.1 "改性工藝

制備一定質量濃度的HACC溶液，70℃下進行充分磁力攪拌60min，制得溶液備用。將5g蠶絲織物投入HACC溶液中，浴比1∶60，在一定溫度下改性一段時間取出試樣，80℃下用烘箱烘干，隨后用去離子水進行清洗，再次烘干制得改性蠶絲織物。

1.2 "直接染色法

將未改性或改性蠶絲織物投入不同溫度、染色時間及pH值、質量濃度的染液中，浴比1∶60進行染色，染色后取出面料進行水洗，皂洗，再水洗后烘干。

1.3 "后媒染法

將未改性或改性蠶絲織物采用直接染色工藝，浴比1∶60，染料質量濃度為4%對試樣進行染色；再加入環(huán)保的媒染劑氯化鑭稀土，攪拌均勻進行后媒染15 min取出試樣，水洗，皂洗，再水洗后烘干。

2 "測試方法

2.1 "K/S值

使用美國Datacolor電腦測色配色儀選擇D65光源、10°觀察角，測定染色真絲織物的最大吸收波長處的表觀得色量K/S值。K/S值越大，表明織物所染顏色越深。每個樣品折疊4層，在不同部位測4次，取平均值。

2.2 "色牢度

耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度分別按GB /T 3920-2008、GB/T 3921-2008標準進行測定。

3 "結果與討論

3.1 "改性工藝

改性后試樣在中性條件下，胭脂蟲紅質量濃度4%，浴比1∶60，溫度70℃，染色時間30min進行直接染色，探討改性工藝。

3.1.1 "改性溫度

在不同溫度下，HACC的濃度4%，浴比1∶60，改性時間30min，測得染色面料的K/S值。

HACC對面料進行改性時，一開始隨著溫度逐漸升高，蠶絲面料K/S值隨之升高，這是因為溫度升高，有利于纖維吸附HACC，改性溫度達到70℃以后，胭脂蟲紅色素對真絲面料的上染作用有所降低。由圖1可知，70℃為最佳的改性溫度。

3.1.2 "改性時間

采用不同的改性時間，HACC的質量濃度4%，溫度70℃，浴比1∶60，測得染色面料的K/S值。

真絲織物的K/S值一開始隨改性時間增長快速增加，隨后減慢。當改性處理40 min以后，織物的K/S值趨于穩(wěn)定。說明蠶絲對HACC的吸附達到了最大值。從圖2可得，改性時間選40 min比較合適。

3.1.3 "HACC的pH值

不同的pH值，HACC質量濃度4%，溫度70℃，改性30 min，浴比1∶60，測得蠶絲織物K/S值。

當改性溶液pH值變大時，蠶絲面料中的氨基酸產(chǎn)生電離度會增大，染料與纖維的結合能力增強。從圖3發(fā)現(xiàn)，當改性溶液pH值增大到一定值之后，蠶絲面料的K/S值下降。這主要因為HACC與染液中H⁺結合，當染液中H⁺數(shù)目減少，染液與蠶絲纖維親和力減弱，蠶絲吸收染料的能力降低。因此，改性液pH值為5較為合適。

3.1.4 "HACC質量濃度

改變HACC的質量濃度，溫度70℃，改性30 min，浴比為1∶60，測得K/S值。

HACC質量濃度較低時，蠶絲面料著色較淺。當HACC質量濃度升高，K/S值有一定的增大。這是由于HACC改性真絲面料時，HACC的陽離子性質增強了與陰離子型的胭脂蟲紅染料的靜電吸引力，有利于真絲面料與染料分子的結合。但是，當真絲面料吸收改性劑達到飽和時，改性劑在纖維表面聚集形成薄膜，阻擋染料分子被蠶絲吸附。從圖4看出，改性劑質量濃度為4 %較為合適。

由此可見，HACC對蠶絲織物最佳改性條件：70℃溫度，改性時間40 min，pH=5，質量濃度4%，。

3.2 "染色工藝

在最佳改性工藝下，探討胭脂蟲紅對改性真絲織物的染色影響。

3.2.1 nbsp;染色溫度

變化染色溫度，染色30 min，染料質量濃度4%，浴比為1∶60，測得K/S值。

染色溫度的增加促進了面料K/S值增大。這是由于染料的分子運動隨著溫度的增加，分子運動加劇，染料能夠快速向纖維內(nèi)部擴散，更多染料分子在纖維表面得到吸附。由圖5所示，當溫度升到80℃后，蠶絲面料的K/S值增幅很小。從成本角度考慮，溫度80℃進行染色較為適合。

3.2.2 "染色時間

染色時間不同，70℃下染色，質量濃度4%，浴比1∶60，測得K/S值。

染色時間為20min至40min這段時間，蠶絲面料的K/S值增速明顯；當染色40 min以后，真絲織物的K/S值增長非常緩慢；當染色60min以后，蠶絲面料的K/S有點下降。由圖6所示，染色效果和染色時間不是正相關。因為染色時間達到一定時間后，染料分子產(chǎn)生解吸作用，從蠶絲面料返回至染液中。從效益的角度考慮，染色時間為40 min較好。

3.2.3 "染液PH值

不同pH值下，胭脂蟲紅質量比濃度4%，浴比1∶60，溫度70℃，測得K/S值。

隨著染液的pH逐漸升高，真絲織物的K/S值先逐漸升高，當pH值為7時，達到了最大值。這是由于染液酸性較低時，不利于改性劑與染料分子的結合，當pH值偏堿性時，真絲織物在堿性條件下與染料分子的結合能力下降。圖7中可以看出，pH值為7時，真絲織物的K/S值最大。

3.2.4 "染液質量濃度

染料的質量濃度變化，浴比1∶60，溫度70℃，染色30 min，測得K/S值。

染料濃度增加，改性試樣K /S值有所增大，當染料的質量濃度達到2%～4%時，改性試樣的K /S值增速更明顯。染料質量濃度達到6%之后，K /S值沒有增加，說明纖維與染料之間的結合達到飽和。由圖8可知，選擇胭脂蟲紅色素的質量分數(shù)為6%。

由圖上可知，最佳的染色工藝條件為：染色溫度定為80℃，染色時間為40 min，染液pH=7，染料質量濃度為6%。

3.3 "改性前后真絲織物染色性能比較

在最佳的工藝條件下，對未改性試樣、改性試樣進行直接法染色和后媒染染色（氯化鑭稀土為媒染劑）。測試染色面料的K/S值（表1）、色牢度（表2）。

經(jīng)測試結果可知，改性后試樣的K/S值均顯著提高，因為真絲面料經(jīng)過HACC改性處理后增強了蠶絲與帶負電性的胭脂蟲紅染料分子之間的靜電吸引力，增加了蠶絲面料對胭脂蟲紅染料的吸附能力。經(jīng)過后媒染法染色后，染色試樣K/S值進一步得到提高。這是因染液中添加氯化鑭稀土，氯化鑭與色素中羥基、羧基產(chǎn)生絡合作用，染料、氯化鑭稀土、纖維三者形成絡合結構，提高了面料染色深度和色牢度^[22-23]。

4 "結論

為使天然染料胭脂蟲紅上染真絲面料效果好，本文采用環(huán)保的HACC對真絲面料改性后，胭脂蟲紅色素對蠶絲面料進行染色，探討改性和染色優(yōu)化工藝條件。

（1）HACC對蠶絲面料改性的最佳工藝條件：70℃改性溫度，改性時間40 min，pH=5，HACC質量濃度4%。

（2）胭脂蟲紅色素對改性后蠶絲面料進行直接染色，得出最佳染色工藝條件：染色溫度80℃，染色時間40 min，pH=7，染料質量濃度6%。

（3）在最佳的工藝條件下，對未改性蠶絲織物、改性蠶絲織物進行直接法染色和后媒染法（環(huán)保的氯化鑭稀土為媒染劑）。對染色面料的染色性能、色牢度進行測試。結果表明，HACC改性蠶絲織物經(jīng)過后媒染法染色，其染色性能、色牢度最好。

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Study on Dyeing Technology of Modified Real Silk Fabric Cochineal Red

WU"Songmei， CHEN Xiufang

（Department of Modern garment ， Anhui Vocational and Technical College， Hefei"Anhui 230011， China）

Abstract："In order to dye real silk fabric with cochineal red pigment， chitosan quaternary ammonium salt （HACC） was used to modify real silk fabric， and cochineal red pigment was directly dyed. The results show that HACC can effectively improve the dyeing property of real silk fabrics with cochineal red pigment.The optimum modification process are"as follows："modification temperature of 70℃ ， modification time of"40 min，pH"value"5，HACC concentration 4%."The optimized dyeing process of the silk fabric modified by cochineal red pigment are"as follows： dyeing temperature of 80℃， dyeing time of 40 min， pH"value"7 and mass fraction of dyeing solution 6%."Under the best technological conditions， the unmodified sample and the modified sample were dyed directly and post-dyed， and lanthanum chloride rare earth was used as the mordant. The dyeing properties， color fastness to dry/wet friction and ultraviolet resistance of the fabric were tested. The results showed that the modified sample had the best dyeing properties， color fastness after post-dyeing. It provides positive influence"to the development of ecological dyeing and finishing technology.

Key"words："cochineal red pigment；pure silk fabric；chitosan quaternary ammonium salt；modification technology；dyeing process

（責任編輯：周莉、李強）

引文格式：武松梅，陳秀芳. 改性蠶絲織物的胭脂蟲紅染色工藝探析[J]. 武漢紡織大學學報，2024，37（3）：76-80.

WU"Songmei， CHEN Xiufang. Study on Dyeing Technology of Modified Real Silk Fabric Cochineal Red[J]. Journal of Wuhan Textile University，2024，37（3）：76-80.

作者簡介：武松梅（1979-），女，副教授，碩士，研究方向：功能性紡織材料.

基金項目;安徽省高校自然科學研究重點項目（2023AH051426）;安徽省高校自然科學研究重點項目（2023AH051454）;安徽省高等學校質量工程項目（202pke089）;安徽職業(yè)技術學院質量工程項目（2022yjxyj21）、（2022yjipke12）;安徽省高?？蒲兄卮箜椖浚?022AH040274）安徽省 2021年省級質量工程教學團隊（2021ixd155）