劉 華,位 麗,杜印東,王 管
(鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織工程系,江蘇 鹽城 224005)
隨著社會(huì)的發(fā)展,人們的衛(wèi)生保健和環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng),天然染料由于具有以下優(yōu)點(diǎn):與環(huán)境的親和性好,廢物廢水極易分解利用,基本沒有污染,資源豐富可再生利用,對(duì)人體無毒無害,有的還可殺蟲抗菌,對(duì)皮膚病有一定的預(yù)防和治療作用[1],而受到人們的青睞。
梔子是茜草科植物梔子的果實(shí),從梔子中分離鑒定出的化合物有類胡蘿卜素類的藏紅花素和藏花酸,綠原酸、環(huán)烯醚萜苷類的梔子苷、黃酮類、有機(jī)酸酯類、醇類化合物、多糖等。綠原酸、梔子苷是梔子的抗菌消炎成分;有機(jī)酸酯類、醇類化合物對(duì)毛和棉織物具有柔軟作用[2]。本課題研究梔子色素的媒染性能及染色效果,為梔子色素在棉織物的染色做了一些基礎(chǔ)研究工作。
實(shí)驗(yàn)織物:100%純棉針織物。
實(shí)驗(yàn)藥品:梔子(市售),無水碳酸鈉、鹽酸、冰醋酸、KAl(SO4)2·12H2O、FeSO4·7H2O均為分析純。
儀器:UV-1801型紫外/可見分光光度計(jì)(北京瑞利分析儀器公司)、Datacolor 600型測(cè)色儀(美國(guó)Datacolor公司)、CX-350A型高速多功能粉碎機(jī)(上海市晟喜制藥機(jī)械有限公司)、YG600型恒溫水浴振蕩器(南通三思機(jī)電有限公司)、Y571B型摩擦色牢度儀(南通三思機(jī)電有限公司)、YG811型日曬色牢度儀(南通三思機(jī)電有限公司)、SW-12B型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(南通三思機(jī)電有限公司)、pH-200計(jì)(徐州亞名儀器儀表有限公司)。
梔子色素中含有羧基,故易溶于水,可以用水抽提,提取工藝簡(jiǎn)單[3]。先將梔子粉粹,30目篩網(wǎng)過濾,取水500 mL,80 ℃加熱30 min,300目尼龍網(wǎng)趁熱過濾,濾液定容至500 mL,濾渣同法再提兩次,合并三次濾液,以此為染液。
采用無媒、預(yù)媒、同媒和后媒工藝,恒溫法對(duì)棉織物進(jìn)行染色。浴比1 ∶25,染色時(shí)間60 min,媒染劑(FeSO4·7H2O、KAl(SO4)2·12H2O),染料用量10%~50%(owf),染色溫度65~100 ℃,染液pH值為3~10(利用冰醋酸、碳酸鈉調(diào)節(jié))。預(yù)媒、后媒整理時(shí)間30 min,溫度60 ℃,浴比1 ∶25。染后皂洗(洗衣粉2 g/L,80 ℃,1 min),熱水洗(40 ℃,1 min),冷水洗凈,陰干。
色度指標(biāo)測(cè)試:使用Datacolor 600型電腦測(cè)色儀測(cè)試染后織物K/S、L*、a*、b*、c*、h、ΔE*等色度指標(biāo),D65光源,10°視場(chǎng)。
色牢度測(cè)試:耐洗牢度測(cè)試按照GB/T3921.1- 1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐洗色牢度:試驗(yàn)1》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行;耐摩擦牢度測(cè)試按照GB/T3920-1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
將提取液稀釋至一定倍數(shù),測(cè)其吸收光譜曲線。從圖1可以看出,梔子色素的最大吸收波長(zhǎng)為445 nm。
圖1 梔子色素提取液的吸收光譜
2.2.1 媒染劑對(duì)染色性能的影響
采用預(yù)媒、同媒和后媒染色工藝,恒溫法對(duì)棉織物進(jìn)行染色。媒染劑(FeSO4·7H2O、KAl(SO4)2·12H2O、)用量5%(owf),浴比1 ∶25,染色時(shí)間30 min,染料用量40%(owf),染色溫度80 ℃,利用冰醋酸調(diào)節(jié)染液pH值為5。染后皂洗(洗衣粉2 g/L,80 ℃,1 min),熱水洗(40 ℃,1 min),冷水洗凈,陰干。
表1 媒染劑及染色方法對(duì)染色棉織物色度指標(biāo)的影響
利用測(cè)色儀測(cè)得棉織物色度指標(biāo)如表1所示。從表1可以看出,不同的媒染劑與媒染方法得到不同的色度指標(biāo),這是因?yàn)椴煌慕饘匐x子與梔子色素絡(luò)合結(jié)構(gòu)不同、絡(luò)合機(jī)理不同之故。比較表1可知,采用媒染工藝所染得的棉布織物顏色特征值b*、c*、L*要顯著低于無媒染色工藝。從表2可知,金屬鹽還起著固色作用,通過金屬鹽與染料色素成分中的某些配位基團(tuán)發(fā)生了絡(luò)合作用,從而使色素固著在纖維上,提高了織物的色牢度。比較表1、表2可知,要使染出織物牢度較好、顏色較黃,可選擇鋁預(yù)媒染。
表2 媒染劑對(duì)棉織物染色牢度的影響
2.2.2 pH值對(duì)染色性能的影響
采用鋁預(yù)媒染染色工藝,恒溫法對(duì)棉織物進(jìn)行染色。浴比1 ∶25,染色時(shí)間30 min,染料用量40%(owf),媒染劑用量為5%(owf),染色溫度80 ℃,利用冰醋酸、碳酸鈉調(diào)節(jié)染液pH值為3~10。染后皂洗(洗衣粉2 g/L,80 ℃,1 min),熱水洗(40 ℃,1 min),冷水洗凈,陰干。
在酸性條件下染液顏色較為穩(wěn)定,均為淡黃色。 在堿性條件下,隨著pH值不斷增大,染液顏色仍為黃色,只是顏色逐漸加深。由圖2不同pH值對(duì)K/S的影響來看,梔子染料對(duì)棉織物的染色適宜的染液pH值應(yīng)選擇在5左右較好。這是因?yàn)闂d子黃色素含有羧基,隨pH值的升高,電離度增大,染料溶解度增加,有利于染色的順利進(jìn)行,故上染到織物上的染料增加;當(dāng)pH值超過一定值后,色素陰離子受到帶同種電荷的纖維素陰離子的排斥作用,上染率下降,故染色pH值應(yīng)選5為宜[3]。
圖2 不同pH值對(duì)K/S的影響
2.2.3 染色溫度對(duì)染色性能的影響
梔子色素有較好的熱穩(wěn)定性[4],適于棉織物染色。采用鋁預(yù)媒染染色工藝,在其它染色條件相同的情況下,在不同染色溫度下所染布樣的顏色特征值以b*值和K/S值為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。 染色樣的最大吸收波長(zhǎng)保持在445 nm不變,從圖3和圖4可以看出,在溫度比較低的條件下,b*值和K/S值開始時(shí)隨著染色溫度的升高而逐漸增大,在溫度達(dá)到75 ℃后逐漸下降。這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi),隨染色溫度的升高,染料分子的動(dòng)能增加,吸附擴(kuò)散速率增大,有利于染料的上染;但由于梔子黃色素分子質(zhì)量較小,在一定的時(shí)間內(nèi),只需較低的溫度(75 ℃),便可達(dá)到染色平衡,超過這一溫度,上染到織物上的染料反而減少。所以,染色溫度選75 ℃為宜。
圖3 染色溫度對(duì)b*的影響
圖4 染色溫度對(duì)K/S的影響
2.2.4 染料用量對(duì)染色性能的影響
采用Al3+預(yù)媒染,恒溫法對(duì)棉織物進(jìn)行染色。由圖5可以看出,隨著染料用量的增大,K/S值有增大的趨勢(shì),當(dāng)染料用量達(dá)40%以后,羊毛織物的K/S逐漸趨于平緩,這是因?yàn)槿玖嫌昧窟_(dá)到一定值后,上染到織物上的染料量也趨于飽和,適宜染料用量為40%~50%。
圖5 染料用量對(duì)K/S的影響
梔子色素對(duì)棉織物的染色選取染色溫度、染色pH值、媒染劑用量、染料用量四個(gè)因素,浴比1∶25,恒溫染色,鋁預(yù)媒染,不考慮交互作用,用正交表L9(34)安排試驗(yàn),本文側(cè)重以染料梔子染得更黃、牢度更好的棉針織物為出發(fā)點(diǎn),故對(duì)影響b*、K/S以及濕摩擦色牢度的因素進(jìn)行分析,試驗(yàn)方案及分析結(jié)果見表3,染色棉織物的顏色特征值見表4,各試樣的皂洗牢度、耐摩擦牢度見表5。
表3 正交試驗(yàn)所選因素、水平
表4 染色棉織物的顏色特征值
表5 正交試驗(yàn)染色棉織物的色牢度
由表5可以看出,所有試驗(yàn)方案的耐洗色牢度中的原樣變化、棉布沾色牢度、毛布沾色牢度均達(dá)到3級(jí)以上,且沒有太大的變化,但部分濕摩擦色牢度未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
從表3可以看出,影響染色織物表面色深度K/S的因素先后順序?yàn)椋喝玖嫌昧?染色pH值>染色溫度>媒染劑用量,影響b*的因素先后順序?yàn)椋喝玖嫌昧?媒染劑用量>染色pH值>染色溫度。影響濕摩擦牢度的先后順序?yàn)椋喝玖嫌昧?媒染劑用量>染色溫度>染色pH值,染料用量影響最大,這是因?yàn)殡S著染液濃度的增加,單位體積內(nèi)染料分子數(shù)增多,染料分子同纖維的結(jié)合幾率增加,故K/S、b*隨著染料用量的增大,而逐漸增大,但濕摩擦牢度相對(duì)降低。隨著溫度的升高棉纖維的膨化程度提高,梔子色素的聚集度下降,同時(shí)梔子分子動(dòng)能增加,與織物分子之間作用力加強(qiáng),織物的摩擦色牢度就越好。
由于各染色因素b*的影響相對(duì)較小,梔子染料對(duì)棉織物的染色效果應(yīng)從織物表面色深度和摩擦牢度進(jìn)行考慮,優(yōu)化最優(yōu)工藝,即在浴比1 ∶25條件下,溫度為75 ℃,染液pH值為5,媒染劑用量6%(owf),染料用量45%(owf)。
(1)梔子黃色素可以采用水煮法提取。
(2)Al3+預(yù)媒染適用于梔子染液對(duì)棉針織物的染色,染色織物K/S達(dá)到最高。
(3)梔子鋁預(yù)媒染的最優(yōu)工藝為:浴比1∶25,溫度為75 ℃,染液pH值為5,媒染劑用量6%(owf),染料用量45%(owf)。
[1] 李惠民.天然植物染料染色技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2010(14):2-3.
[2] 劉 建,孟春麗.梔子色素的提取及對(duì)羊毛的染色工藝探討[J].毛紡科技,2007(8):19-23.
[3] 焦林,劉書華.亞麻織物的天然染料梔子黃無媒染工藝研究[J].染料與染色,2009(3):25-28.
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