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        茜草染料對桑蠶絲/羊毛織物的印花性能

        2021-02-06 00:45:06牛建濤
        毛紡科技 2021年1期
        關(guān)鍵詞:媒染劑茜草硫酸亞鐵

        許 磊,張 蓉,虞 琳,陶 然,牛建濤

        (1.蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 蘇州 215009; 2.江蘇省絲綢工藝與材料工程技術(shù)研究開發(fā)中心,江蘇 蘇州 215009; 3.國家絲綢及服裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,江蘇 蘇州 215128; 4.蘇州市纖維檢驗(yàn)院, 江蘇 蘇州 215128)

        天然染料主要來源于植物、礦物、動(dòng)物或微生物等[1],色澤自然,但由于其成本較高且其產(chǎn)量、部分性能不如合成染料等因素[2],使其發(fā)展緩慢。在綠色環(huán)保的發(fā)展理念下,近年來越來越多的研究人員開始關(guān)注天然染料的應(yīng)用[3-5],將其應(yīng)用于紡織品的染色[6-8],也有部分企業(yè)對其應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化的嘗試,但規(guī)??傮w有限。這些研究及應(yīng)用主要集中于天然染料的染色領(lǐng)域,對于其在羊毛織物印花上的應(yīng)用,由于受到天然染料應(yīng)用工藝及染料種類等影響[9-11],相關(guān)研究還比較少,有必要對其進(jìn)行研究探討,開發(fā)相關(guān)技術(shù)的新產(chǎn)品。本文主要針對茜草在桑蠶絲/羊毛上的印花加工進(jìn)行研究探討,以期為今后開發(fā)天然環(huán)保的毛織物新產(chǎn)品及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣提供參考。

        1 實(shí) 驗(yàn)

        1.1 材料及藥品

        絲/毛綾(桑蠶絲/羊毛50/50,蘇州新民紡織有限公司)、茜草染料(工業(yè)級,常州美勝生物材料有限公司)、海藻酸鈉(分析純,天津市大茂化學(xué)試劑廠)、甘油、十二水合硫酸鋁鉀(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)、硫酸亞鐵、硫酸銅(分析純,天津市大茂化學(xué)試劑廠),去離子水(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

        1.2 儀器及設(shè)備

        印花篩網(wǎng)(孔徑100 μm,印制圖案尺寸20 cm×25 cm)、YG902C型紫外線透過率測試儀(南通三思機(jī)電科技有限公司)、HD-101 A電熱鼓風(fēng)烘箱(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)、RC-CSD多功能試樣汽蒸機(jī)(靖江市華夏科技有限公司)、Datacolor 600測色配色系統(tǒng)(德塔顏色商貿(mào)(上海)有限公司)、Y571B型耐摩擦色牢度測試儀(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)、SW-12A型耐洗色牢度實(shí)驗(yàn)機(jī)(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司),JA1003 電子天平(溫州市大榮紡織儀器有限公司)。

        1.3 試驗(yàn)方法

        1.3.1 印花色漿制備

        在200 mL的燒杯中加入18 mL去離子水,茜草染料1 g,攪拌均勻后加入甘油1 g,再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的海藻酸鈉糊料80 g,用玻璃棒攪拌均勻待用。

        1.3.2 直接一浴法印花工藝

        將制備好的印花色漿倒入印花篩網(wǎng)后,刮刀45°往復(fù)刮印織物2次,織物在90 ℃烘干,然后105 ℃汽蒸20 min,60 ℃熱水洗凈,晾干織物。

        1.3.3 媒染一浴法工藝

        將制備好的印花色漿(媒染劑0.5 g,配制色漿時(shí)添加)放置于燒杯中攪拌均勻,印花漿料倒入印花篩網(wǎng)后,刮刀45°往復(fù)刮印織物2次,織物在90 ℃烘干,然后105 ℃汽蒸20 min,60 ℃熱水洗凈,晾干織物。

        1.3.4 前媒印花工藝

        織物在浴比1∶50的媒染劑溶液(媒染劑20 g/L)中二浸二軋,軋余率110%,90 ℃烘干。將印花漿料倒入印花篩網(wǎng)后,刮刀45°往復(fù)刮印已媒染處理的織物2次,織物在90 ℃烘干,然后105 ℃汽蒸20 min,60 ℃熱水洗凈,晾干織物。

        1.3.5 印花后媒工藝

        將印花漿料倒入印花篩網(wǎng)后,刮刀45°往復(fù)刮印織物2次,織物在90 ℃烘干,然后105 ℃汽蒸20 min。已印花織物在1∶50的媒浴中(媒染劑20 g/L)二浸二軋,軋余率110%,在90 ℃烘干。60 ℃熱水洗凈,晾干織物。

        1.4 性能測試

        1.4.1K/S值

        用Datacolor測色儀測定織物K/S值,采用D65光源、10° 觀察視角,試樣折疊成4 層,不同位置測試4 次,取平均值。

        1.4.2 色牢度

        參照GB/T 3920—2008 《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》、GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》分別測試織物的耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度,按照GB/T 250—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評定變色用灰色樣卡》,GB/T 251—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 評定沾色用灰色樣卡》進(jìn)行評定。

        1.4.3 抗菌性能

        參照GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價(jià) 第3部分:振蕩法》測試。

        1.4.4 UPF值

        參照GB/T 18830—2009 《紡織品 防紫外線性能的評定》標(biāo)準(zhǔn)測試。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 直接一浴法印花對織物性能的影響

        天然染料印花中可通過添加媒染劑提高印花上色效果,采用不同的媒染劑也會(huì)影響著色性能和印花效果。無媒染劑或分別采用硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀為媒染劑添加在色漿中進(jìn)行直接一浴法印花,不同媒染劑對絲/毛綾印花效果影響見表1。

        表1 不同媒染劑對一浴法絲/毛綾印花效果的影響

        由表1可以看出,未添加媒染劑對印花效果影響較明顯,絲/毛綾的K/S值較低,且耐摩擦色牢度,耐水洗色牢度也稍低于添加媒染劑印花的織物。這主要是由于媒染劑的存在,金屬離子與茜草染料中的羧基、羥基等配位基發(fā)生了配位反應(yīng)[12],提高了染料的色牢度及色深值。在硫酸亞鐵、硫酸銅及硫酸鋁鉀3種媒染劑中,硫酸亞鐵獲得的K/S值最高,耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度要好于其他媒染劑的應(yīng)用效果,因此直接一浴法印花工藝選擇硫酸亞鐵為媒染劑較好。

        2.2 前媒印花工藝對織物性能的影響

        為了進(jìn)一步探討前媒處理絲/毛綾后的印花性能,選擇硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀分別作為媒染劑按照1.3.4工藝對織物進(jìn)行處理,然后進(jìn)行印花加工,測試不同媒染劑對前媒印花效果的影響。前媒印花工藝對印花效果的影響見表2。

        表2 前媒印花工藝對印花效果的影響

        由表2可以看出,使用媒染劑前媒處理織物, 印花后織物K/S值最高的是使用硫酸亞鐵作為媒染劑的織物,其干、濕耐摩擦色牢度較好,耐水洗色牢度則要好于硫酸銅和硫酸鋁鉀媒染劑處理的織物。硫酸銅作為媒染劑處理后的織物濕耐摩擦色牢度為2級,耐水洗色牢度僅為1~2級,色牢度較差,因此不適用于茜草染料的前媒印花加工。綜合考慮色深K/S值及耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度的效果,采用前媒印花工藝選擇硫酸亞鐵作為媒染劑效果最好。

        77.66 %(73/94)的學(xué)員希望醫(yī)學(xué)雙語教材作為學(xué)習(xí)資料,其次為期刊雜志(38.30%)和國外原版教材(35.11%)。

        2.3 印花后媒工藝對織物性能的影響

        印花后媒工藝參照1.3.5對絲/毛凌進(jìn)行印花加工,選擇硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鋁鉀分別作為媒染劑,測試不同媒染劑對印花效果的影響。印花后媒工藝對印花效果的影響見表3。

        表3 印花后媒工藝對印花效果的影響

        由表3可以看出,硫酸亞鐵在印花后媒工藝加工中K/S值最好,濕耐摩擦色牢度稍差于硫酸銅和硫酸鋁鉀為媒染劑的織物,但耐水洗色牢度要好于硫酸銅及硫酸鋁鉀為媒染劑的織物。因此,印花后媒工藝加工中選擇硫酸亞鐵為媒染劑最好。

        由表1~3可發(fā)現(xiàn),硫酸亞鐵是茜草染料印花較適宜的媒染劑,前媒印花工藝使用硫酸亞鐵可獲得較大的K/S值及較好的耐摩擦色牢度、耐水洗色牢度。因此,選擇硫酸亞鐵作為媒染劑,采用前媒印花工藝對絲/毛綾進(jìn)行印花加工。

        2.4 媒染劑用量對印花性能的影響

        媒染劑中的金屬離子與茜草染料及纖維中的羥基產(chǎn)生了配位反應(yīng),形成配合物[12],使得染料能更好地上染織物。選擇不同的媒染劑用量在前媒印花工藝中進(jìn)行測試,具體工藝見1.3.4,茜草染料用量1 g,甘油用量1 g,媒染劑用量對印花效果的影響見表4。

        表4 媒染劑用量對印花效果的影響

        由表4可以看出,隨著媒染劑用量的增加,印花織物的K/S值也逐漸增加,這是由于金屬離子增加形成了更多的配合物,使得織物的色深值在逐漸增加。媒染劑質(zhì)量濃度30 g/L時(shí)K/S值最好,再增加媒染劑質(zhì)量濃度,織物K/S值變化不大。在媒染劑質(zhì)量濃度大于20 g/L時(shí),耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度較好,且K/S值與媒染劑質(zhì)量濃度30 g/L時(shí)相差不大,因此媒染劑質(zhì)量濃度確定為20 g/L。

        2.5 吸濕劑用量對印花性能的影響

        印花過程中添加少量的吸濕劑,可以提高印花織物印花后汽蒸時(shí)織物上色漿的吸濕性能,有利于染料的上染。前媒印花具體工藝見1.3.4,茜草染料用量1 g,印花中加入甘油作為吸濕劑,測試吸濕劑不同用量條件下的印花效果,吸濕劑用量對印花效果的影響見表5。

        表5 吸濕劑用量對印花效果的影響

        由表5可以看出,甘油吸濕劑用量逐漸增加,印花織物的K/S值也逐漸增加,在2.0 g時(shí)達(dá)到最大值,繼續(xù)增加用量至5.0 g時(shí),K/S值反而稍有下降。說明甘油在2.0 g時(shí)已經(jīng)有較好的吸濕效果,用量繼續(xù)增加時(shí),色漿吸濕性雖然增加,但對染料的上染促進(jìn)不明顯,過大反而會(huì)影響色深值。甘油用量在2.0 g時(shí),絲/毛綾印花后的干、濕耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度也較好,因此,甘油吸濕劑用量為2.0 g較適合。

        2.6 汽蒸時(shí)間對印花性能的影響

        表6 汽蒸時(shí)間對印花性能的影響

        由表6可發(fā)現(xiàn),汽蒸時(shí)間為10 min時(shí),織物的K/S值明顯低于20 min以上的數(shù)值,且耐水洗色牢度也差半級,說明10 min的汽蒸時(shí)間不能使得色漿中的染料充分作用于織物并且固著下來。隨著汽蒸時(shí)間的增加,織物K/S值也逐漸增加,但超過30 min后變化趨于平穩(wěn),說明30 min汽蒸時(shí)間已經(jīng)可以滿足染料從色漿中轉(zhuǎn)移至織物的要求,即使再增加汽蒸時(shí)間,對染料的轉(zhuǎn)移影響也不大。汽蒸時(shí)間在30 min時(shí),干、濕耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度也較好,因此,汽蒸時(shí)間為30 min較適宜茜草染料對絲/毛綾的印花加工。

        經(jīng)過以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可確定茜草染料對絲/毛綾的印花加工的最優(yōu)工藝為前媒印花工藝,織物在浴比1∶50的媒染劑溶液(媒染劑20 g/L)中二浸二軋軋余率,在90 ℃烘干。100 g色漿中茜草染料用量1 g,甘油用量2 g,去離子水17 mL,質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的海藻酸鈉糊料80 g。將印花漿料倒入印花篩網(wǎng)后,刮刀45°往復(fù)刮印織物2次,織物在90 ℃烘干,然后105 ℃汽蒸30 min,60 ℃熱水洗凈,晾干織物。

        2.7 印花織物功能性測試

        茜草染料因其分子中的酚羥基結(jié)構(gòu),可能對織物的功能性產(chǎn)生一定的影響,按照2.6最優(yōu)工藝處理織物,和未處理的織物功能性進(jìn)行比較,測試結(jié)果如表7所示。

        由表7可看出,未處理的織物不具有抑菌性能,且紫外線防護(hù)系數(shù)UPF值也較低。但是經(jīng)過茜草染料印花加工后,印花部位的抑菌率均高于90%,且UPF值可以達(dá)到50,說明茜草染料可以賦予織物較好的抑菌性能及防紫外性能,這將有助于相關(guān)新產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)。

        表7 織物功能性對比測試

        3 結(jié) 論

        絲/毛綾采用茜草染料印花具有較好的色牢度及效果,而且能賦予織物一定的功能效果。

        ①絲/毛綾采用茜草染料進(jìn)行印花加工時(shí),選擇硫酸亞鐵作為媒染劑,使用印花及前媒工藝效果較好,此時(shí)K/S值較大,耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度也較好,均達(dá)到3級以上。

        ②絲/毛綾茜草染料印花時(shí),前媒處理時(shí)媒染劑質(zhì)量濃度為20 g/L,二浸二軋,軋余率110%。100 g色漿中茜草染料用量1 g,甘油用量為2 g,印花后汽蒸時(shí)間為30 min。

        ③茜草染料對織物印花后,可賦予織物較好的抗菌性能,金黃色葡萄球菌抑菌率可達(dá)到94%,大腸桿菌抑菌率可達(dá)到91%??椢镞€具有較好的紫外線防護(hù)性能,UPF值可達(dá)50.0。

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