基于最小二乘法的靛蓝上染率计算

2021-03-29刘幸乐侯贺刚

印染助剂 2021年3期

刘幸乐，张维，侯贺刚

（1.河北新大东纺织有限公司，河北石家庄 050000；2.河北省功能性牛仔布技术创新中心，河北石家庄52260；3.河北科技大学，河北石家庄 050018）

靛蓝染料被认为是最古老的染料［1］，目前已被广泛应用于牛仔布的染色生产［2］。靛蓝以多种状态存在，市场上除了以氧化状态存在的粉状靛蓝和水剂靛蓝外，还有以还原状态存在的液体靛蓝。靛蓝具有平面性差、分子结构小、与纤维素纤维亲和力较低的缺点，因此上染率低［3］。靛蓝染色时，染料浓度与上染率不成正比，因此仅通过增加染液浓度不能从根本上解决上染率低的问题。采用多重浸轧和氧化法可提高染料的上染率，增加染色深度，满足后期服装水洗的要求。在生产过程中，需实时监控上染率以评价染色质量并及时调整。

靛蓝不溶于水和一般有机溶剂，但能溶于浓硫酸、热的苯胺等［4］。在实际生产过程中可利用部分溶剂从经纱中萃取靛蓝，快速准确地测试靛蓝的吸光度。最小二乘法是最基本的估算方法，可利用实验获得的离散数据建立连续的曲线模型［5］，通过最小化误差的平方和寻找最佳函数匹配，为靛蓝上染率的分析和计算提供理论依据。本实验采用最小二乘法找出靛蓝萃取液吸光度和上染率之间的关系。

1 实验

1.1 材料

不同深度的靛蓝经纱；靛蓝（江苏泰丰化工有限公司），450 g/L 烧碱溶液（石家庄远征石油化工有限公司），N-甲基吡咯烷酮（NMP，天津市大茂化学试剂厂），保险粉（分析纯，新乡市隆发贸易有限公司）。

1.2 仪器

102 型电热恒温鼓风干燥箱（山东潍坊医药集团股份有限公司医疗器械厂），722s 可见分光光度计、干燥皿（上海精密仪器仪表公司），CP114 电子天平（上海奥豪斯仪器有限公司），HH-S6 数显恒温水浴锅（常州国宇仪器制造有限公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 NMP 溶剂制备

依次取300 mL NMP、20 mL 烧碱溶液、10.000 g保险粉至1 000 mL 容量瓶，加适量蒸馏水摇匀，冷却至室温后用蒸馏水定容。

1.3.2 标准溶液吸光度测试

制备0.01 g/L 靛蓝-NMP 溶液，采用可见分光光度计测试其最大吸收波长。利用NMP 溶剂将0.01 g/L靛蓝溶解液稀释成一系列低质量浓度溶液，在最大吸收波长下测试吸光度。

1.3.3 上染率测试［6］

称取0.190 0～0.200 0 g 烘干后的染色经纱放入50 mL 容量瓶，60 ℃下用NMP 溶剂剥色15 min，冷却至室温后用NMP 溶剂稀释10 倍。以NMP 溶剂为参照，设定质量浓度因子，采用可见分光光度计在最大吸收波长下测试NMP 溶剂和靛蓝溶解液的吸光度，并按下式计算上染率：

式中，m为烘干后的色纱质量，g；A为靛蓝溶解液的吸光度；B为NMP 溶剂的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 标准溶液的吸光度

靛蓝是还原染料，可在强碱性条件下被保险粉还原成可溶性隐色体盐。靛蓝溶解于NMP 溶剂后呈黄绿色，染料分子以还原状态存在。经测试，0.01 g/L靛蓝-NMP 溶液在408 nm 处具有最大吸光度。由于在最大吸收波长下测试的NMP 溶剂读数较小，可忽略不计。用可见分光光度计在408 nm 处测试一系列低质量浓度靛蓝-NMP 溶液的吸光度，结果如表1 所示。由表1 可以看出，在测试范围内，靛蓝-NMP 溶液的质量浓度与吸光度呈现良好的线性关系。因此可以根据还原态靛蓝在最大吸收波长下的吸光度计算靛蓝隐色体的质量浓度。