馬 爽，朱 琳

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)珠江學(xué)院，廣東廣州 510900；2.河北美術(shù)學(xué)院，河北石家莊 050700）

漢麻又稱火麻、大麻，在生長(zhǎng)和存放過程中極少遭受害蟲侵?jǐn)_。目前，中國(guó)漢麻產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的1/3 左右，居世界第1 位[1-5]。隨著生活水平的提高，人們?cè)谙M(fèi)的同時(shí)越來越關(guān)注和重視功能性紡織品的開發(fā)。漢麻織物除具備挺括滑爽、吸濕散濕快、透氣性能好、堅(jiān)牢耐用、粗獷自然等特性外，還有抗霉、抑菌、抗紫外線等功能[6]。

漢麻類針織物的應(yīng)用已經(jīng)滲透到人們生活的各個(gè)方面，麻的使用量也在逐漸增加。在飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，人們對(duì)各種紡織品從外觀、手感、顏色等方面的要求都日益提高，因此，研究麻的染色顯得尤為重要。漢麻纖維的取向度、結(jié)晶度較高[7-9]，結(jié)構(gòu)相對(duì)緊密，染料上染量較少[10]。原則上各種染料均可用于麻的染色，然而不能僅追求產(chǎn)品時(shí)髦，還需要考慮材料的耐用性；此外，色牢度要求根據(jù)用途也有所不同，并非都要求高的色牢度。麻的色牢度較好[11]，但勻染性、勻透性較差，易產(chǎn)生白芯現(xiàn)象[12]。使用中溫型活性染料對(duì)漢麻織物進(jìn)行染色性能研究雖然可以得到較好的染色效果，但仍存在勻染性差、某些色牢度指標(biāo)較低等問題。還原染料是一類傳統(tǒng)的優(yōu)良染料，色譜齊全、顏色鮮艷、各項(xiàng)色牢度優(yōu)良，尤其是耐日曬、耐水洗和耐氯漂色牢度；盡管其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，但在染料市場(chǎng)上仍占有很大的市場(chǎng)份額[13]。還原染料大多不溶于水，需要經(jīng)還原過程生成可溶性的隱色體才能染色[14]。還原染料染色方法有些復(fù)雜，必須操作得當(dāng)才能保證染色均勻，因此，必須通過實(shí)驗(yàn)尋找還原染料染漢麻的最佳工藝。

本課題研究了漢麻針織物的還原染料染色，測(cè)試不同染色條件處理后漢麻針織物的物理機(jī)械性能，分析不同條件對(duì)織物顏色深度、耐摩擦色牢度、頂破強(qiáng)力等性能的影響，從而找出最佳染色方案。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：棉麻混紡針織物；還原黑，氫氧化鈉、保險(xiǎn)粉、耐堿滲透劑、皂片、醋酸、雙氧水、純堿（分析純）。

儀器：高溫染色機(jī)（上海一派印染技術(shù)有限公司），Y571B型耐摩擦牢度儀、YG(B)522型織物耐磨儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司），Color i5-D 測(cè)色配色儀（美國(guó)Datacolor公司），YG031型電子織物破裂強(qiáng)力儀（南通三思機(jī)電科技有限公司），電子天平。

1.2 棉麻針織物的染色

具體工藝流程為染色、氧化、干燥、皂洗。實(shí)驗(yàn)過程中的常量有設(shè)備條件、時(shí)間、燒堿、浴比、氧化條件、皂洗條件；變量有還原染料染色時(shí)還原劑用量、染色溫度。經(jīng)過綜合考慮，選擇染液配方：還原黑用量5 g/L，氫氧化鈉用量5 g/L，耐堿滲透劑用量1 g/L，染色時(shí)間60 min，浴比1∶20，染色溫度50～70 ℃，保險(xiǎn)粉用量5、10、15 g/L。氧化液配方：雙氧水5 mL/L、醋酸5 mL/L。在室溫下氧化20 min，保險(xiǎn)粉用量5～15 g/L。皂液配比：皂片2 g/L，純堿2 g/L，浴比1∶20，在90 ℃下皂洗5 min。

用Minitab生成中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，共計(jì)13組實(shí)驗(yàn)，將漢麻與棉混紡（40/60）針織物分別剪成35 cm×35 cm大小相近的正方形13塊，并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)號(hào)、稱重（標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量為每塊布20 g）。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表見表1，染色后針織物實(shí)物照片如圖1所示。

圖1 染色后針織物實(shí)物照片

表1 中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)表

1.3 測(cè)試

顏色深度：采用測(cè)色配色儀測(cè)試顏色性能。

頂破強(qiáng)力：將染色織物分別制成5 塊直徑為6 cm的圓形樣品，采用電子織物破裂強(qiáng)力儀測(cè)頂破強(qiáng)力。

耐磨性：制備直徑為12 cm的圓形樣品，選擇棉針織半漂布轉(zhuǎn)數(shù)為200 轉(zhuǎn)，采用圓盤式織物耐磨儀測(cè)耐磨性。

耐摩擦色牢度：依據(jù)GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取?，用白色棉摩擦布?duì)織物摩擦測(cè)試耐干摩擦色牢度，對(duì)白色棉摩擦布進(jìn)行濕潤(rùn)（上水率為80%）后再摩擦測(cè)試耐濕摩擦色牢度。摩擦布的沾色用灰色樣卡評(píng)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 染色后棉麻針織物顏色性能

在測(cè)色配色儀測(cè)試中，K/S值表示一個(gè)常數(shù)，K表示色料吸收系數(shù)，S表示色料散射系數(shù)，這個(gè)比值與染色深度呈線性關(guān)系（非直線）。勻染劑K/S值（織物表觀得色量）用以表示織物的勻染性，K/S值越小說明勻染性越好。K/S值一般在分段取樣或勻染劑實(shí)驗(yàn)中用作結(jié)果分析，其中，L表示織物的明度，a表示洋紅色至綠色的范圍，+表示偏紅，-表示偏綠，b表示黃色至藍(lán)色的范圍，+表示偏黃，-表示偏藍(lán)。

相應(yīng)回歸曲面中P表示概率，當(dāng)P小于0.05時(shí)，表示這個(gè)因素起顯著作用，P大于0.05時(shí)，表示這個(gè)因素不起顯著作用。由表2可知，保險(xiǎn)粉用量對(duì)織物的亮度有顯著影響，染色溫度對(duì)織物亮度影響不是很顯著。由表2 還可知，L值的回歸方程為：w=17.073 1-保險(xiǎn)粉×0.228 3，由回歸方程可發(fā)現(xiàn)，織物染色亮度隨保險(xiǎn)粉用量的增大而逐漸變暗，這可能是因?yàn)楸ｋU(xiǎn)粉的還原性會(huì)對(duì)還原染料產(chǎn)生一定的影響。

表2 L值回歸分析表

由表3 可知，溫度在棉麻針織物洋紅到綠色色光之間起顯著作用，a值的回歸方程為：w=-0.870 769-溫度×0.168 333。由回歸方程可知，織物的色光隨著溫度的升高而逐漸變紅，反之則轉(zhuǎn)向綠光。

表3 a值回歸分析表

由表4 可以看出，溫度和保險(xiǎn)粉用量在棉麻針織物黃藍(lán)光之間起顯著作用，b值的回歸方程為：w=-3.164 62+保險(xiǎn)粉×0.140 00+溫度×0.116 7。由回歸方程可知，織物的色光隨著溫度的升高而逐漸變黃，反之則轉(zhuǎn)向藍(lán)光?？椢锏纳怆S著保險(xiǎn)粉用量的增加而逐漸變黃，反之則轉(zhuǎn)向藍(lán)光。

表4 b值回歸分析表

由表5 可知，保險(xiǎn)粉、溫度、保險(xiǎn)粉×溫度對(duì)棉麻針織物顏色深度沒有顯著作用。說明織物染色深度在各實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)已達(dá)到最優(yōu)，不再隨著溫度和保險(xiǎn)粉用量的變化而發(fā)生顯著變化。這是因?yàn)楸ｋU(xiǎn)粉在還原染料染色過程中是還原劑，其用量影響還原染料的上染率。在本次實(shí)驗(yàn)中織物染色深度已達(dá)到最優(yōu)，所以保險(xiǎn)粉用量對(duì)織物顏色深度的影響不太顯著。

表5 K/S值回歸分析表

2.2 頂破強(qiáng)力

頂破強(qiáng)力指標(biāo)可以反映織物的耐頂破性能，是紡織品測(cè)試的一個(gè)重要考核指標(biāo)。加工過程中針織物在張力、化學(xué)品、高溫等條件下經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的處理，尤其是在煮漂之后，頂破強(qiáng)力下降較為顯著，且染色后頂破強(qiáng)力均比染色前低。

由表6可知，頂破強(qiáng)力是個(gè)常數(shù)，所以在棉麻針織物還原染料染色過程中，溫度、保險(xiǎn)粉用量、溫度×保險(xiǎn)粉對(duì)織物頂破強(qiáng)力沒有顯著影響。這可能是由于所選擇的溫度及保險(xiǎn)粉用量已經(jīng)超過對(duì)頂破強(qiáng)力起作用的范圍，所以頂破強(qiáng)力不再受其影響。

表6 頂破強(qiáng)力回歸分析表

2.3 耐磨性

織物耐磨性是指織物抵抗與另一物體摩擦而磨損的性能。由表7可知，與未染色織物相比，染后棉麻針織物的耐磨性有所改善，原因是織物經(jīng)染色皂洗后，表面毛羽減少，從而使染后織物耐磨性變好。其中，溫度及保險(xiǎn)粉用量對(duì)織物的耐磨性作用都不顯著，說明織物的耐磨性在實(shí)驗(yàn)設(shè)定范圍內(nèi)已達(dá)到最優(yōu)，不再隨著規(guī)定范圍內(nèi)溫度及保險(xiǎn)粉用量的變化而發(fā)生顯著變化。

表7 耐磨性回歸分析表

2.4 耐摩擦色牢度

織物的耐摩擦色牢度是有色紡織物料在特定設(shè)備上經(jīng)過一定方式和摩擦小白布摩擦后，引起小白布的顏色變化程度。由表8 可知，耐濕摩擦色牢度是個(gè)常數(shù)，所以在棉麻針織物還原染料染色過程中，溫度、保險(xiǎn)粉用量、溫度×保險(xiǎn)粉對(duì)織物的耐濕摩擦色牢度沒有顯著影響。由表9 可知，耐干摩擦色牢度回歸方程為：w=3.576 92+0.333 33×溫度。

表8 耐濕摩擦色牢度回歸分析表

表9 耐干摩擦色牢度回歸分析表

經(jīng)以上分析可知，溫度對(duì)織物的耐干摩擦色牢度起顯著作用，可能是因?yàn)楦邷亻L(zhǎng)時(shí)間處理會(huì)使纖維內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)加劇，更易結(jié)合染料，從而提高織物的色牢度。

2.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體系的優(yōu)化及優(yōu)化工藝驗(yàn)證

利用Mintab 軟件對(duì)還原染料染色棉麻針織物性能數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，得出染色最優(yōu)方案及顏色性能預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，并在最優(yōu)條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果見表10、11。

表10 棉麻針織物還原染料染色實(shí)驗(yàn)最優(yōu)擬合解

表11 棉麻針織物還原染料染色實(shí)驗(yàn)最優(yōu)擬合解實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

由表11 可知，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值基本吻合，這說明該染色的優(yōu)化解具有實(shí)際意義，可以有效指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)論

（1）棉麻針織物經(jīng)過還原染料染色后，頂破強(qiáng)力下降，耐磨性能得到改善。

（2）在棉麻針織物還原染料染色的過程中，保險(xiǎn)粉用量對(duì)織物的亮度起顯著作用，同時(shí)也對(duì)織物黃藍(lán)色光起顯著作用?？椢锏纳怆S著保險(xiǎn)粉用量的增加而逐漸變黃，反之則轉(zhuǎn)向藍(lán)光。

（3）在棉麻針織物還原染料染的色過程中，溫度對(duì)棉麻針織物的紅綠、黃藍(lán)色光都起顯著作用。織物的色光隨著溫度的升高而逐漸變紅，反之則轉(zhuǎn)向綠光?？椢锏纳怆S著溫度的升高而逐漸變黃，反之則轉(zhuǎn)向藍(lán)光。染色溫度對(duì)染色后織物的耐干摩擦色牢度也起顯著作用，適當(dāng)升高溫度會(huì)提高織物的耐干摩擦色牢度。

（4）最優(yōu)條件為保險(xiǎn)粉用量10.757 6 g/L，溫度56.666 7 ℃。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值相吻合。