紅藍(lán)草色素對(duì)棉針織物的染色研究

劉家偉 劉彥均 黃俊偉 梁柏希 董鳳春

（五邑大學(xué)，廣東 佛山 528010）

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料及儀器

主要實(shí)驗(yàn)材料：紅藍(lán)草，棉織物，無水乙醇，蒸餾水，碳酸鈉，冰醋酸，硫酸鐵，五水硫酸銅。實(shí)驗(yàn)儀器：BSA223S 電子天平，HH-6 恒溫水浴鍋，DHG-9070A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，PHS-25 PH 計(jì)，Datacolor SF600 測(cè)色配色儀，Y571B 染色摩擦色牢度儀。

1.2 紅藍(lán)草預(yù)處理與染液提取

預(yù)處理工藝流程：稱取新鮮紅藍(lán)草500g→自來水清洗3 次→自然晾干24h→烘箱烘干（60℃，3h）→剪碎并均勻混合→真空塑封保存。

染液提取：使用電子天平稱取20g 紅藍(lán)草干并用量筒量取800ml 去離子水于染杯中，用玻璃棒攪拌至全部沒入水中，蓋上表面皿，將染杯在95℃的恒溫水浴鍋浸煮70min，隨后進(jìn)行抽濾處理得到紅藍(lán)草色素澄清提取液。

1.3 染色工藝

1.3.1 直接染色工藝

稱量并裁剪尺寸為5cm×20cm 的棉針織布樣，按1：70（g：mL）的浴比配制6g/L 的紅藍(lán)草色素染液，調(diào)節(jié)pH值為5，在35℃恒溫下染色60min，染色后洗凈烘干。

1.3.2 鐵離子媒染法

1.3.2.1 預(yù)媒染染色法

浴比為1：70（g：mL），然后置入2%owf 硫酸鐵與去離子水配制的媒染浴中，在25℃的水浴下預(yù)處理30min，然后再置入pH 值為5 及色素濃度為6g/L 的紅藍(lán)草色素中，在35℃下染色60min，染色后洗凈烘干。

1.3.2.2 同媒染染色法

浴比為1：70（g：mL），以2%owf 的硫酸鐵為媒染劑，媒染劑與pH 值為5 及色素濃度為6g/L 紅藍(lán)草色素同浴，在35℃下同浴媒染60min，染色后洗凈烘干。

1.3.2.3 后媒染染色法

浴比為1：70（g：mL），先用pH 值為5 及色素濃度為6g/L 紅藍(lán)草色素溶液在35℃下染色60min，然后置入3%owf 的硫酸鐵與去離子水配制的媒染浴中，在45℃下后媒染30min，染色后洗凈烘干。

1.3.3 銅離子媒染法

1.3.3.1 預(yù)媒染染色法

浴比為1：70（g：mL），然后置入4%owf 硫酸鐵與去離子水配制的媒染浴中，在45℃的水浴下預(yù)處理30min，然后再置入pH 值為5 及色素濃度為6g/L 的紅藍(lán)草色素溶液中，在35℃下染色60min，染色后洗凈烘干。

1.3.3.2 同媒染染色法

浴比為1：70（g：mL），以4%owf 的硫酸鐵為媒染劑，媒染劑與pH 值為5 及色素濃度為6g/L 紅藍(lán)草色素同浴，在35℃下同浴媒染45min，染色后洗凈烘干。

1.3.3.3 后媒染染色法

浴比為1：70（g：mL），先用pH 值為5 及色素濃度為6g/L 紅藍(lán)草色素溶液在35℃下染色60min，然后置入4%owf 的硫酸鐵與去離子水配制的媒染浴中，在45℃下后媒染30min，染色后洗凈烘干。

2 結(jié)果與討論

2.1 染液pH 值對(duì)染色效果的影響

裁剪并稱量8 塊尺寸為5cm×20cm 的棉針織布樣，然后按照浴比1：70（g：mL）、染液濃度6g/L、35℃、染色時(shí)間60min 的條件，分別量取紅藍(lán)草色素溶液置于8 個(gè)染杯中，調(diào)節(jié)紅藍(lán)草色素染液的pH 為3、4、5、6、7、8、9、10 后并貼好標(biāo)簽，再置入到數(shù)顯恒溫水浴鍋中進(jìn)行染色。染色結(jié)束后，將樣品織物取出后進(jìn)行充分水洗、烘干，依次測(cè)定K/S 值和干/濕摩擦沾色牢度，記錄、整理并分析數(shù)據(jù)測(cè)得紅藍(lán)草色素染后織物的染色效果，如圖1 所示。

圖1 pH 對(duì)染色效果的影響

據(jù)圖1 分析可得，在其他工藝條件固定的情況下，在pH 值在3-5 內(nèi)時(shí)，棉針織布樣K/S 值隨著pH 上升而增大。而當(dāng)pH 值在5-10 的范圍內(nèi)時(shí)，棉針織布樣K/S 值隨著pH 上升而下降。這主要是因?yàn)樵谧匀唤缰校恍┨烊坏闹参锷乜梢援?dāng)酸堿指示劑，在不同pH 值下呈現(xiàn)出不同的顏色及顏色的鮮艷程度也會(huì)有所不同。對(duì)于紅藍(lán)草色素而言，在pH 值為5 的條件下顏色更深，從而使紅藍(lán)草色素染色的深度的上限升高。從另外一個(gè)因素來講，雖然纖維素的苷鍵對(duì)酸比較敏感，但是35℃及pH 值為5 的染色條件是一個(gè)低溫的弱酸條件，這對(duì)棉織物的結(jié)構(gòu)性能影響不會(huì)太大。

由上述分析可得出，紅藍(lán)草色素直接上染棉針織物的染液最佳pH 值應(yīng)取5。

2.2 染色溫度對(duì)染色效果的影響

裁剪并稱量8 塊尺寸為5cm×20cm 的棉針織布樣，按照浴比1：70（g：mL）、染液濃度6g/L、染色時(shí)間60min、pH 值為5 的條件，將紅藍(lán)草色素溶液置于8 個(gè)染杯中，編號(hào)并貼好標(biāo)簽置入到數(shù)顯恒溫水浴鍋中分別加熱到25、35、45、55、65、75、85、95℃，然后將8 塊棉針織物用去離子水潤濕后依次放入到對(duì)應(yīng)的的染杯中保溫60min 進(jìn)行染色，在染色過程中定時(shí)攪拌。染色結(jié)束后，將樣品織物取出后進(jìn)行充分水洗、烘干，依次測(cè)定K/S 值和干/濕摩擦沾色牢度，記錄、整理并分析數(shù)據(jù)測(cè)得紅藍(lán)草色素染后織物的染色效果，如圖2 所示。

圖2 染色溫度對(duì)染色效果的影響

從圖2 分析可得出，紅藍(lán)草色素在不同溫度上染棉針織物時(shí)，在25-35℃內(nèi)，棉織物布樣的K/S 值隨著溫度上升而上升。這是因?yàn)檫m當(dāng)升溫有利于紅藍(lán)草色素分子上染棉織物。當(dāng)高于35℃后，隨著溫度的升高開始下降。一方面可能是因?yàn)榧t藍(lán)草色素存在一種可逆的色素分子的分解，當(dāng)升溫時(shí)紅藍(lán)草色素會(huì)發(fā)生分解，當(dāng)降溫時(shí)紅藍(lán)草色素分子又會(huì)復(fù)原，所以溫度過高會(huì)影響紅藍(lán)草色素上染棉織物。另一方面，當(dāng)溫度太高時(shí)，與棉纖維結(jié)合的紅藍(lán)草色素分子又會(huì)處于游離狀態(tài)析出來。

由上述分析可得，紅藍(lán)草色素直接染棉織物布樣的最佳溫度應(yīng)為35℃。

2.3 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響

裁剪并稱量6 塊尺寸為5cm×20cm 的棉針織布樣，按照浴比1：70（g：mL）、染液濃度6g/L、pH 值為5、染色溫度35℃的條件，分別量取量6g/L 紅藍(lán)草色素溶液置于6 個(gè)染杯中，編號(hào)并貼好標(biāo)簽置入到數(shù)顯恒溫水浴鍋中進(jìn)行染色。將6 個(gè)樣品織物分別放入并保溫15、30、45、60、75、90min，在染色過程中定時(shí)攪拌。染色結(jié)束后，將樣品織物取出后進(jìn)行充分水洗、烘干，依次測(cè)定K/S 值和干/濕摩擦沾色牢度，記錄、整理并分析數(shù)據(jù)，測(cè)得紅藍(lán)草色素染后織物的染色效果如圖3 所示。

據(jù)圖3 分析可得出，在15-60min 的范圍內(nèi)，延長(zhǎng)染色的時(shí)間，棉針織布樣的K/S 也相應(yīng)提高，并在60min時(shí)達(dá)到最大值。這主要是因?yàn)榧t藍(lán)草色素分子與棉纖維的接觸及結(jié)合需要時(shí)間，并伴隨著時(shí)間的增加，紅藍(lán)草色素分子與棉纖維的結(jié)合越多，最終會(huì)達(dá)到一個(gè)纖維上染的飽和狀態(tài)。在60min 之后，隨著染色時(shí)間的增加，棉織物的K/S 緩慢下降并逐漸趨于平衡狀態(tài)。由上述分析可得，紅藍(lán)草色素直接染棉織物布樣的最優(yōu)時(shí)間應(yīng)取60min。

2.4 染色方法對(duì)染色效果的影響

按照1.3 工藝參數(shù)，統(tǒng)一對(duì)5cm×20cm 的棉針織布樣進(jìn)行染色，分別測(cè)量其K/S 值。

由表1 可知，根據(jù)不同染色方法的K/S 值的對(duì)比，其中鐵離子的后媒染效果是最好的，其次的是銅離子預(yù)染法，而直接染色法的染色效果最差。

表1 染色方法對(duì)染色效果的影響

3 結(jié)論

（1）不同染液pH 對(duì)K/S 值大小的影響為：pH 在3～5 內(nèi)，K/S 值隨著pH 上升而增大，pH=5 為最高，pH=3為最低，而pH 在5～10 內(nèi)，K/S 值隨著pH 上升而減小，pH=5 為最高，pH=10 為最低，故染液pH=5 時(shí)為最佳。

（2）不同染色溫度對(duì)K/S 值大小的關(guān)系為：35℃＞45℃＞25℃＞55℃＞65℃＞75℃＞85℃＞95℃。

（3）不同染色時(shí)間對(duì)K/S 值大小的關(guān)系為：時(shí)間為15～60min 時(shí)，K/S 值從低依次升高，60min 之后，隨著染色時(shí)間的增加，棉織物的K/S 緩慢下降并逐漸趨于平衡狀態(tài)，綜合考慮生產(chǎn)效率及節(jié)能減排等方面因素，染色時(shí)間60min 為最佳。

（4）不同染色方法的K/S 值大小的關(guān)系為：鐵離子后媒染＞銅離子預(yù)媒染＞銅離子同媒染＞銅離子后媒染＞鐵離子同媒染＞鐵離子預(yù)媒染＞直接染色。

（5）在綜合考慮染色效果、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能減排等情況后，由以上試驗(yàn)得知，最佳染色工藝為：染液pH=5，染色溫度35℃，染色時(shí)間60min，染色方法為鐵離子后媒染。