天然栀子黄上染真丝纤维的研究

2015-01-05徐梦雪陈艳娟

纺织科学与工程学报 2015年3期

陶然，徐梦雪，陈艳娟

(苏州经贸职业技术学院，江苏苏州215009)

天然染料凭借其无毒、无害、与环境友好和生物降解性良好等特性，一直被世人所关注［1］，很多天然植物染料具有抑菌和防紫外线等功效，引起国内外许多学者加以研究，天然栀子黄色素主要成分是类胡萝卜素类的藏花素和藏花酸，还含有环烯醚萜苷类的栀子苷以及黄酮、绿原酸。藏花素溶解性好，着色力强，金属离子、酸、碱和糖等对其色调基本无影响，在pH l～14范围内呈鲜艳的黄色，具有较好的着色性能［2～3］，上染真丝织物类似于酸性染料染蚕丝，文章采用天然栀子黄对真丝织物进行后媒法染色，以进一步提高其染色牢度和附加值，从而满足人们对天然、绿色的追求［4～5］。

1 实验材料及仪器

1.1 实验材料

真丝织物、栀子黄、硫酸锌。

1.2 实验仪器

电热恒温水浴锅、722可见光光度计、电子天平、Datacolor测色仪。

2 后媒法染色工艺

后媒染色法:织物2g、浴比(1∶50)当温度升到50℃时将织物放入媒浴中，保温一小段时间(约10min)，然后以 0.5℃/min的升温速率升温至70℃，保温30min后，降温至50℃时将织物取出放入染浴中，保温一小段时间(约10min)，然后以0.5℃/min的升温速率升温至70℃，保温30min后，降至室温进行水洗、晾干。

3 吸光度、颜色特征值L* 、a* 、b* 、K/S值及各项牢度测试

(1)L* 、a* 、b* 、K/S值测试:试样折叠6层，用测色仪测定。每块试样在不同部位保持经纬方向一致的情况下测3次，取平均值。

(2)A0、A1值:采用722可见光光度计测定;

上染百分率:在最大吸收波长处分别测定染色前后染液的吸光度，按下式计算上染百分率:上染百分率=(1－aA1/bA0)×100%

A0为将染色前的染液稀释b倍后的吸光度;

A1为将染色后的残液稀释a倍后的吸光度。

(3)颜色特征值L* 、a* 、b* 、K/S值:试样折叠6层，用测色仪测定。每块试样在不同部位保持经纬方向一致的情况下测3次，取平均值。

(4)皂洗色牢度:按 GB/T 3921－1997测试;

(5)摩擦色牢度:按 GB/T 3920－1997测试;

(6)耐汗渍色牢度:按 GB/T 3921－1997测试;

(7)耐熨烫升华色牢度:按GB/T 3921－1997测试;

(8)耐洗色牢度:按 GB/T 3921.1－1997测试。

4 实验结果与讨论

本试验以硫酸锌作为媒染剂，采用后媒法染色，在最佳媒染工艺条件(媒染剂用量1%、媒染温度60℃、媒染液pH值9、媒染时间30min)下，改变天然染料用量、染色pH值、染色温度以及染色时间从而确定最佳染色工艺。

4.1 最佳染料用量的确定

在最佳媒染工艺条件下，改变天然染料用量进行后媒法染色，得到四块布样，测定相应数据以得到最佳天然染料用量。根据四块布样的数据测量K/S值，L* 、a* 、b* 值。

表1 不同染料用量条件下测得的各项染色指标数据

图1 染料用量的变化对K/S值和上染率的影响

由图1可知，染料用量增加时，K/S值变大，试样颜色逐渐加深，可见天然栀子黄的提升性能较好，染色时可以通过增加染料用量来加深颜色，但上染率(%)在染料用量为2.0%(o.w.f)达到最大，所以要考虑生产成本，如果染料用量过多，耗费太高。因此，染料用量选择2.0%(o.w.f)。

4.2 最佳染色pH值的确定

在最佳媒染工艺条件下，改变染色pH值进行后媒法染色，得到四块布样，测定相应数据以得到最佳染色pH值。根据四块布样的数据测量K/S值，L* 、a* 、b* 值。

表2 不同染色pH值条件下测得的各项染色指标数据

图2 媒染时pH值的变化对K/S值和上染率的影响

从表2及图2可知，当提高染浴的pH值时，纤维上电离氨基数量减少，与染料结合减少，K/S值降低，上染率(%)同时也下降，试样颜色变浅。可见栀子黄染色的最佳pH值条件为3。

4.3 最佳染色温度和染色时间的确定

在最佳媒染工艺条件下，改变染色温度，在相同条件下染色，分别在不同时

间段取出试样并保留残液，根据试样及残液进行实验结果分析。

图3 不同温度下栀子黄上染真丝织物在不同时间段测得的K/S值

图4 不同温度下栀子黄上染真丝织物在不同时间段测得的上染率百分率(%)

4.3.1 由图3可以看出:当染色温度为60℃、70℃、80℃、90℃时的最大K/S值几乎都在上染时间为20min～40min之间。而染色时间为40℃、50℃时的最佳染色时间是在50min～60min之间，且K/S值均小于染色温度为 60℃、70℃、80℃、90℃时的最大K/S值。这说明，随着时间的延长，上染到纤维上的染料量不断增加，最终达到平衡。可见，染色过程中适当延长时间，有利于提高染料利用率，但从节约能源、提高效率的角度考虑，最终染色时间选择40min。所以天然栀子黄染料的最佳上染时间是40min。

4.3.2 由图4可以看到:栀子黄染料的上染百分率在不同温度下起初都很低，且呈对数函数的趋势走向，不同温度下的上染百分率都是在染色时间是在20min～60min之间达到最大上染百分率。综合对比得出:在上染温度为70℃、上染时间为40min时，栀子黄染料的上染百分率达到最大值:41.43%。

4.3.3 综合图3和图4可知:在70℃ 以前，随着温度的升高，栀子黄色素的上染百分率逐渐增大，70℃ 时上染百分率达到最大值，之后随温度升高，上染率反而下降。栀子黄染色后的真丝织物的K/S值随温度的变化情况与上染率基本一致。这可能是在一定范围内，随染色温度的升高，染料分子的动能增加，吸附扩散速率增大，有利于染料的上染;但由于栀子黄色素分子量较小，在一定的时间内，只需较低的温度(70℃)，便可达到染色平衡，超过这一温度，上染百分率反而降低。故而染色温度70℃时的上染百分率比90℃的上染百分率高很多。由于栀子黄染料上染真丝织物的K/S值的上升与栀子黄染料的上染百分率的增大成正比，另外从节约、环保、绿色生产的角度考虑，得出最佳染色温度是70℃、最佳染色时间为40min。