賈艷梅

（武漢紡織大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，武漢 430073）

絲肽預(yù)處理對(duì)棉織物天然染料染色性能的影響

賈艷梅

（武漢紡織大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，武漢 430073）

以柞蠶落綿為原料制備絲肽，并對(duì)其進(jìn)行紅外及紫外光譜分析.采用該絲肽整理棉織物，然后用艾蒿、蘇木、紅茶3種天然染料對(duì)整理前后的棉織物進(jìn)行染色，探討絲肽整理對(duì)棉織物天然染料染色性能的影響.結(jié)果表明：經(jīng)絲肽整理后，棉織物采用3種天然染料染色的K/S值均有不同程度的提高，摩擦牢度和皂洗牢度略有下降，其中紅茶Cu2+媒染樣品的K/S值提高最顯著，為整理前的2.24倍，其皂洗和摩擦牢度均達(dá)到3級(jí)以上.棉織物經(jīng)絲肽整理后，斷裂強(qiáng)力稍有下降，白度基本保持不變，柔軟度有所改善.

絲肽；棉織物；天然染料；染色性能

近年來(lái)，天然染料染色的研究相當(dāng)活躍，以天然染料染色為代表的生態(tài)紡織品倍受關(guān)注.大多數(shù)天然染料應(yīng)用于蠶絲、羊毛等蛋白質(zhì)纖維的染色，而棉織物采用天然染料染色一般上染率低、得色淺淡、色牢度差[1－3].只有克服天然染料上染棉纖維的上述缺點(diǎn)，棉纖維天然染料染色才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的工業(yè)化應(yīng)用.采用絲肽處理棉織物，使棉纖維上沉積固著大量的氨基、羥基等活性基團(tuán)，提高其天然染料的可染性，同時(shí)賦予棉織物以絲綢的優(yōu)良性能，如提高其吸濕性、手感、懸垂風(fēng)格等[4]，制得的天然染料染色棉織物色調(diào)高雅自然，風(fēng)格獨(dú)特，市場(chǎng)前景看好.與高分子量的絲素相比，小分子的絲肽（相對(duì)分子質(zhì)量為200～3 000）具有更佳的水溶性和吸濕性能，更容易滲透到纖維的無(wú)定形區(qū)，并且借助交聯(lián)劑與棉纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的活性更高，其處理棉織物的綜合性能也更好.鑒于目前絲肽作為染色助劑的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，本文采用自制絲肽預(yù)處理純棉織物，然后對(duì)整理前后的棉織物分別采用天然染料紅茶、艾蒿、蘇木進(jìn)行染色，比較絲肽整理前后棉織物的染色性能，探索絲肽在棉織物天然染料染色中的作用，為絲肽在棉織物生態(tài)染整中的應(yīng)用提供依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料及儀器

材料：柞蠶落綿丹東絲綢二廠生產(chǎn)；漂白純棉中平布，市售.

藥品：硫酸、碳酸鈣、結(jié)晶硫酸亞鐵、結(jié)晶硫酸銅、氯化亞錫（以上均為試劑）；紅茶、艾葉、蘇木干藥材等（藥店購(gòu)買）.

儀器：SMD型實(shí)驗(yàn)室小樣染色機(jī)，靖江市東園實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠生產(chǎn)；SF－600電腦測(cè)色配色儀，美國(guó)Datacolor公司生產(chǎn)；NEXUS型Fourier變換紅外光譜儀，美國(guó)Nicolet公司生產(chǎn)；TU－1901雙光束紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，北京普西通用儀器有限公司生產(chǎn)；DHG－9070A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海索譜儀器生產(chǎn)；Y571摩擦牢度儀、SW－8型皂洗牢度儀、WBS－3A型智能式數(shù)字白度計(jì)，均為寧波紡織儀器廠生產(chǎn)；YG026C織物強(qiáng)力機(jī)，常州大華電子儀器公司生產(chǎn)；M507織物硬挺度測(cè)試儀，青島山紡儀器有限公司生產(chǎn).

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 絲肽的提取

將柞廢蠶絲（柞蠶落綿）水洗、烘干、切斷后，再按浴比1∶10加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的硫酸溶液中，升溫至90～100℃，進(jìn)行蠶絲纖維的水解，保持此溫度6～8 h，使水解完全.水解混合物用一定濃度的碳酸鈣中和至pH值為6～7，再用離心分離除去硫酸鈣沉淀，用布氏漏斗過(guò)濾后，得到絲肽溶液，經(jīng)濃縮、烘干，即得到絲肽固體.

1.2.2 絲肽對(duì)棉織物的整理

絲肽整理工藝流程：

兩浸兩軋絲肽整理液（絲肽30 g/L，檸檬酸40 g/L，次亞磷酸鈉20 g/L，軋余率110%）→烘干（90℃，3 min）→焙烘（150℃，2.5 min）→水洗→烘干.

1.2.3 天然染料染色

分別稱取干蘇木、艾蒿、紅茶各20 g，洗凈，加入500 mL蒸餾水，室溫浸泡2～4 h，90℃水煮90 min，過(guò)濾，加一定量蒸餾水使染液量仍為500 mL.以上述的提取液為染液，對(duì)絲肽整理前后的棉織物進(jìn)行染色.直接染色條件為40℃入染，緩慢升溫至95℃，續(xù)染60 min，染畢水洗，烘干；后媒法染色分別以SnCl2、CuSO4·5H2O、FeSO4·7H2O 為媒染劑，媒處理?xiàng)l件為媒染劑5 g/L，溫度70～75℃，染色及媒處理的浴比均為1∶50.

1.2.4 測(cè)試方法

（1）絲肽紫外光譜測(cè)試：用TU－1901雙光束紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)測(cè)定絲肽溶液的紫外光譜曲線，將試樣制成0.1 g/L的絲肽蒸餾水溶液，用蒸餾水作為參比溶液，測(cè)定絲肽樣品的紫外光譜曲線.

（2）絲肽紅外光譜測(cè)試：采用美國(guó)Nicolet公司NEXUS型Fourier變換紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試.樣品制備采用 KBr壓片法，測(cè)試范圍為 400～4 000 cm－1，分辨率為4 cm－1，測(cè)試溫度為25℃.

（3）染色性能及其他性能測(cè)試：K/S值及顏色特征值（L*、a、b、c）采用 Datacolor SF600 電腦測(cè)配色儀進(jìn)行測(cè)試；染色棉織物的皂洗和摩擦牢度分別按GB/T 3921.1－1997和 GB/T 3920－1997進(jìn)行測(cè)定.

棉織物的白度、強(qiáng)力、柔軟度：織物白度采用WSB－3A型智能數(shù)字白度計(jì)測(cè)定，被測(cè)織物4折，測(cè)定3點(diǎn)取其平均值；織物斷裂強(qiáng)力采用YG026C織物強(qiáng)力機(jī)進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)向和緯向各測(cè)定3次，取其平均值作為結(jié)果；織物柔軟性能采用M507型織物自動(dòng)硬挺度測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試.以被測(cè)織物的滑移長(zhǎng)度和單位長(zhǎng)度抗彎剛度兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)硬挺度，織物的滑移長(zhǎng)度越長(zhǎng)，單位長(zhǎng)度抗彎剛度越大，表示織物硬挺度越高，柔軟性能則越差.

2 結(jié)果與討論

2.1 絲肽紫外及紅外光譜

制備絲肽的紫外吸收光譜和紅外光譜分別如圖1和圖2所示.

由圖1可見(jiàn)，遠(yuǎn)紫外區(qū)200 nm的強(qiáng)吸收峰為絲肽的紫外特征峰，而275 nm處的弱吸收峰是未水解的絲蛋白的吸收峰，這說(shuō)明所制備的絲肽中仍然存在極少量的絲蛋白.

由圖2可以看出，絲肽紅外吸收光譜中酰胺Ⅰ的特征譜帶為1 661 cm－1，酰胺Ⅱ的特征譜帶為1 538 cm－1，酰胺Ⅲ的特征譜帶為1 263 cm－1.從絲肽粉紅外光譜出現(xiàn)的酰胺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的特征譜帶顯示的波數(shù)可以看出，絲肽粉的分子構(gòu)象以無(wú)規(guī)卷曲為主，這與蠶絲大分子的β－折疊結(jié)構(gòu)（1 628 cm－1處的酰胺Ⅰ、1 507 cm－1處的酰胺Ⅱ及 1 224 cm－1處的酰胺Ⅲ）[5]有所不同，也說(shuō)明了水解產(chǎn)物是小分子的絲肽.

2.2 染色深度及顏色特征值

2.2.1 染色試樣的K/S值

不同條件下染色樣品的K/S值見(jiàn)表1.

表1 染色織物的K/S值Tab.1 K/S values of dyed fabrics

表1表明，3種天然染料對(duì)未經(jīng)絲肽整理的棉織物的上染率都很低，無(wú)論是直接還是媒染染色，說(shuō)明通常的棉織物不適于采用這3種天然染料染色.當(dāng)采用絲肽整理后，棉織物染色樣品的K/S值有所提高，最大提高幅度為未整理的2.24倍（紅茶銅媒），絲肽預(yù)處理對(duì)棉織物天然染料染色具有增深作用.其增深原理是，經(jīng)絲肽整理后，絲肽分子中的－NH2、－OH等可通過(guò)檸檬酸與棉纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，還可以氫鍵、范德華力等與棉纖維結(jié)合，從而絲肽分子吸附于棉纖維的表面或沉積在棉纖維的無(wú)定形區(qū)域，增加了棉纖維中活性基團(tuán)的種類和數(shù)目，賦予棉纖維以一定的天然染料可染性[6－8].但由于棉纖維上可與天然染料反應(yīng)的活性基團(tuán)數(shù)量小于絲綢，所以即使經(jīng)絲肽整理后，棉織物的K/S值也比絲綢低很多.對(duì)于不同種類的天然染料，或者同一染料的不同染色工藝，絲肽的增深程度差異很大.

絲肽整理前，3種染料對(duì)棉織物的染色深度順序?yàn)椋禾K木＞紅茶＞艾蒿；絲肽整理后棉織物的染色深度順序?yàn)椋杭t茶＞蘇木＞艾蒿.可以得出，絲肽整理較適于紅茶對(duì)棉織物的染色.

2.2.2 染色樣品的顏色特征值

紅茶染色棉織物的得色量較高，采用電腦測(cè)色配色儀測(cè)試了其顏色特征值，結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 紅茶染色棉織物顏色特征值Tab.2 Characterstic color values for dyed cotton fabrics

表2中數(shù)據(jù)表明，無(wú)論是否經(jīng)過(guò)絲肽整理，紅茶染色的紅綠值a、黃藍(lán)值b均為正值，這與紅茶染色織物的棕色色光相符合.絲肽整理后染色棉織物的L值均小于整理前樣品，△E均大于整理前樣品，表明絲肽整理后棉織物的顏色變深，得色增加，這與K/S測(cè)試結(jié)果相符合.染色樣品的a、b、c值變化不很顯著，表明染色棉織物的色光變化不明顯.

2.3 染色牢度

3種天然染料對(duì)絲肽整理前后棉織物的染色牢度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3～表5.

表3～表5表明，經(jīng)絲肽整理后，染色棉織物的染色牢度雖略有下降，但紅茶（直接染色除外）和艾蒿染色棉織物的皂洗和摩擦牢度都達(dá)到了3級(jí)或以上，可滿足一般的使用要求.所試3種天然染料的染色牢度順序?yàn)椋喊铮炯t茶＞蘇木.這可能與染料的結(jié)構(gòu)不同有關(guān)，蘇木色素和紅茶色素分子中都含有多個(gè)酚羥基[9－10]，在水中溶解性高，所以濕處理牢度差，而艾蒿中的葉綠素為脂溶性色素，不易溶解于水，濕牢度相對(duì)較好.綜合染色深度及染色牢度可以得出，紅茶對(duì)經(jīng)絲肽整理的棉織物的染色性能較好，具有一定的應(yīng)用價(jià)值.

表3 棉織物紅茶染色牢度Tab.3 Color fastness of cotton fabrics dyed with black tea dyestuff

表5 棉織物蘇木染色牢度Tab.5 Color fastness of cotton fabrics dyed with sappanwood dyestuff

2.4 整理前后棉織物其他性能

絲肽整理前后棉織物的白度、斷裂強(qiáng)力、柔軟度指標(biāo)見(jiàn)表6.

由表6可知，經(jīng)絲肽整理后，棉織物的斷裂強(qiáng)力稍有下降，白度則基本保持不變，柔軟度略有提高，說(shuō)明絲肽整理在改善染色性能的同時(shí)，對(duì)其它服用性能無(wú)不良影響.

表6 絲肽整理前后棉織物的其他性能Tab.6 Other properties of cotton fabrics before and after finishing

3 結(jié)論

采用自制的絲肽整理棉織物，可提高紅茶、蘇木、艾蒿這3種天然染料對(duì)棉織物的染色深度，其中紅茶染色樣品的K/S值增加最顯著，整理后銅媒染色樣品的K/S值可達(dá)整理前的2.24倍，經(jīng)絲肽整理后，染色織物的皂洗和摩擦牢度略有下降.強(qiáng)力稍有下降，白度保持不變，柔軟度較整理前有所提高.

[1]賈艷梅.植物染料結(jié)構(gòu)及染色性能概述[J].染料與染色，2010，47（1）：14-17.

[2]周 嵐，邵建中，柴麗琴.天然染料在改性棉織物上的染色性能[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（1）：43-46.

[3]ZHOU L，SHAO J Z.Study on application of natural plant dye gardenia on cotton coloration and the dyeing mechanism[J].Journal of Donghua University（ Eng.Ed.），2006，23（5）：122-126.

[4]高曉紅，張瑞萍，王海峰，等.絲素整理劑的制備及在絲綢防皺整理中的應(yīng)用[J].絲綢，2008（8）：30-34.

[5]謝雪琴，李 青.現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)在印染行業(yè)的應(yīng)用[J].印染，2007（10）：38-45.

[6]顧樂(lè)華.絲素整理劑的制備及應(yīng)用[J].山東紡織科技，2005，46（3）：5-7.

[7]TELI M D，ADIVAREKAR R V，PARDESHIP D.Dyeing of pretreated cotton substrate with tea extract[J].Colourage，2002，49（10）：23-28.

[8]MICHEAL M N，TERA F M，ABOELANWAR S A.Colour measurements and colourant estimation of natural red dyes on natural fabrics using different mordants[J].Colourage，2003，50（1）：31-42.

[9]DEO H T，DESAI B K.Dyeing of cotton and jute with tea as a natural dye[J].Journal of the Society of Dyers and Colourists，1999，115（7/8）：224-227.

[10]賈艷梅，于學(xué)智.茶葉染料對(duì)柞蠶/錦綸復(fù)合絲織物的染色[J].絲綢，2009（12）：29-31.

Effect of pretreatment of silk peptide on dyeing performances of cotton dyed with natural dyes

JIA Yan－mei
（College of Chemical Engineering，Wuhan Textile University，Wuhan 430073，China）

Silk peptide was prepared from tussah noil and analyzed by IR and UV－Vis spectra.The cotton fabric was pretreated with silk peptide， and then dyed with natural dyestuff extracted from mugwort， sappanwood and black tea， respectively.Furthermore， the effect of silk peptide pretreatment on the dyeing performances of cotton fabric was discussed.The results indicate that the color strength （K/S value） of cotton fabric is improved，the soaping color fastness and crocking fastness are essentially unchanged after pretreatment with silk peptide dyed with the natural dyes，among which the K/S value of the Cu2+mordant dyeing sample increased more dramatically by 2.24 times as that of the controlled，and the color fastness to soaping and crocking can reach over Class Three.Meanwhile， the breaking strength of cotton fabric declines slightly， the softness improves and the whiteness remains the same.

silk peptide；cotton fabric；natural dyes；dyeing performances

TS193.59

A

1671－024X（2010）05－0042－04

2010－06－24 基金項(xiàng)目：武漢紡織大學(xué)人才引進(jìn)啟動(dòng)基金（073583）

賈艷梅（1967—），女，教授，碩士生導(dǎo)師.

賈艷梅（1967—），女，教授，碩士生導(dǎo)師.E－mail：jiayanmei1967@163.com