王 曉,聶振川,王子涵,劉剛中,王 娟

(1.煙臺(tái)南山學(xué)院 紡織與服裝學(xué)院,山東 煙臺(tái) 265706;2.山東南山智尚科技股份有限公司,山東 煙臺(tái) 265706)

花生皮作為農(nóng)副產(chǎn)物,每年產(chǎn)量74萬(wàn)余噸,花生皮為紅棕色膜,其主要成分為水分、灰分、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維、單寧及各種色素,具有抗氧化、抗衰老、抗病毒、抑制腫瘤及止血消腫等功效[1-2]?；ㄉど厥菑幕ㄉぶ刑崛〉奶烊恢珓?粗品提取率可高達(dá)29.22%,花生皮染料中酚類化合物以原花青素為主,其次為黃酮類化合物,另外還有花色苷、黃酮、二氫黃酮等,耐光、耐氧化、耐酸堿,染色性能好。

將花生皮作為天然染料的來(lái)源應(yīng)用到纖維上較少,曹志強(qiáng)等研究了花生皮天然染料在羊毛織物上的染色,發(fā)現(xiàn)同媒染色后織物耐干濕色牢度均有所提高,且織物顏色與直接染色相比差別較大[3]。Pandey等研究了花生皮染料在羊毛、蠶絲及棉織物上的染色,染色織物具有良好的牢度性能、防紫外線和親膚性,得出花生皮這一農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物在紡織品染色上的應(yīng)用具有可行性。但現(xiàn)有技術(shù)中只是利用花生皮色素對(duì)羊毛織物染色進(jìn)行了一些探討,還不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要[4-5]。對(duì)毛條染色方法的研究較少,通過(guò)試驗(yàn)探討不同因素對(duì)毛條染色效果的影響,并對(duì)色牢度和強(qiáng)力進(jìn)行測(cè)試,確定最佳染色工藝。

1 花生皮色素對(duì)毛條的染色工藝

1.1 材料、試劑與儀器

洗凈毛條(12.5 tex),花生皮。

硫酸鋅、硫酸銅、硫酸亞鐵、甲酸、明礬、燒堿(氫氧化鈉)、無(wú)水碳酸鈉、皂片、固色劑TS-102。

Y571B型摩擦色牢度儀(寧波紡織儀器廠),SW-24D 耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(寧波紡織儀器廠),YG004E型電子單纖維強(qiáng)力儀(寧波紡織儀器廠),UV-2000 紫外可見光分光光度計(jì)(杭州哈析儀器儀表有限公司),721型光譜儀,數(shù)顯恒溫水浴鍋,EL602 電子秤,Y801 N 型恒溫八籃烘箱,EL20 型實(shí)驗(yàn)室p H 計(jì),RE-501型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上?？婆d儀器有限公司)。

1.2 花生皮色素提取

花生皮色素制備流程如下[1,6]:取花生皮→烘干→研磨→提取→離心(時(shí)間為10 min,轉(zhuǎn)速為1 000 r/min)→過(guò)濾→蒸發(fā)→冷卻→計(jì)算粗品提取率。

提取工藝條件為乙醇濃度60%、料液比1∶30、溫度40 ℃、時(shí)間60 min?；ㄉと玖洗制诽崛÷士蛇_(dá)29.22%。

1.3 花生皮色素對(duì)毛條的染色工藝

采用同媒法上染毛條,將染料和媒染劑明礬同時(shí)加入到染浴中,升溫至90 ℃,保溫一定時(shí)間,同時(shí)進(jìn)行媒染處理,染色后進(jìn)行固色,熱水沖洗,最后冷水沖洗并烘干[7]。染色工藝曲線如圖1所示。

圖1 同媒法染色工藝曲線

1.4 K/S 值測(cè)試

采用美國(guó)Datacolor SF-600電腦測(cè)色儀在D65光源下,以10°為視角100%紫外過(guò)濾和全反射的條件下測(cè)試,每個(gè)樣品測(cè)試8次,求均值[11]。

2 花生皮色素對(duì)毛條的染色結(jié)果分析

對(duì)影響花生皮色素上染毛條染色效果的因素(p H值、染料用量、染色溫度、染色時(shí)間),通過(guò)單因素試驗(yàn)進(jìn)行討論,尋求上染較佳工藝[8]。

2.1 p H值對(duì)染色效果的影響

以花生皮染料為染液,設(shè)定染料用量12%(owf)、染色溫度90℃、保溫時(shí)間80 min,在p H 值范圍為4～8內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn),p H 值對(duì)花生皮色素上染效果的影響見表1。

表1 p H 值對(duì)毛條上染效果的影響

從表1可看出,K/S值隨p H 值的增加先增大后減小,在p H 值為6左右時(shí)最高。p H 值過(guò)大,纖維難與染料結(jié)合,得色下降且纖維損傷也會(huì)增加,可選擇p H 值為6.0進(jìn)行實(shí)踐。

2.2 染料用量對(duì)染色效果的影響

染料上染量取決于纖維中能與花生皮色素化學(xué)分子反應(yīng)的基團(tuán)[9]。以花生皮染料為染液,設(shè)定染色溫度90 ℃、保溫時(shí)間80 min、p H 值6.0,采用染料用量2%(o wf)～16%(owf)、分度值為2進(jìn)行試驗(yàn),染料用量對(duì)毛條上染效果的影響見表2。

表2 染料用量對(duì)毛條上染效果的影響

由表2 可看出,隨花生皮染料用量的增加,纖維K/S值增加,當(dāng)花生皮染料用量增加到4%左右時(shí),K/S值增加速率最快,花生皮染料用量繼續(xù)增加,K/S值增加速率放緩,花生皮染料用量為6%(o wf)到12%(owf)之間的K/S值基本勻速增加,且在染料用量為12%(owf)左右時(shí)達(dá)到最大,用量繼續(xù)增加,K/S值基本不變[10]。因此染料用量為12%(owf)時(shí)染色效果最佳,毛條的上染效果最好。

2.3 染色溫度對(duì)染色效果的影響

以花生皮染料為染液,設(shè)定染料用量12%(owf)、保溫時(shí)間80 min、p H 值6.0,采用染色溫度60～95℃、分度值為5 ℃進(jìn)行試驗(yàn),染色溫度對(duì)花生皮色素上染效果的影響見表3。

表3 染色溫度對(duì)毛條上染效果的影響

由表3可見,隨溫度增加K/S值也增加,當(dāng)溫度超過(guò)90 ℃后,K/S值升高并不明顯,而且溫度越高對(duì)纖維的損傷也越大,因此最佳上染溫度確定為90 ℃。

2.4 保溫時(shí)間對(duì)染色效果的影響

以花生皮染料為染液,設(shè)定染料用量12%(owf)、染色溫度90 ℃、p H 值6.0,保溫時(shí)間對(duì)花生皮色素上染效果的影響見表4。

表4 保溫時(shí)間對(duì)毛條上染效果的影響

由表4可知,時(shí)間為50 min時(shí)染料只是附著在纖維表面,并沒(méi)有與纖維中的基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。而70 min時(shí)染料分子進(jìn)入纖維內(nèi)部,與纖維中的基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。80 min時(shí)染料分子上染基本完成,90 min上染效果變化不明顯。確定花生皮色素上染毛條最佳保溫時(shí)間為80 min。

3 纖維性能測(cè)試結(jié)果和分析

用同媒法在花生皮色素用量12%(owf)、染色溫度90 ℃、p H 值6、保溫時(shí)間80 min的條件下進(jìn)行染色,測(cè)定染色前后纖維的性能變化。

3.1 色牢度測(cè)試結(jié)果

分別對(duì)染色后纖維的耐洗色牢度、耐日曬色牢度、耐摩擦色牢度進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見表5。

表5 花生皮染料染羊毛纖維的色牢度

由表5可知,染色后纖維的各項(xiàng)色牢度均達(dá)到4級(jí)及以上,特別是耐摩擦色牢度達(dá)到4～5級(jí)。

3.2 纖維強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)測(cè)試結(jié)果

用YG004E 型電子單纖維強(qiáng)力儀,按照GB/T 4711—1984《羊毛單纖維斷裂強(qiáng)力和伸長(zhǎng)試驗(yàn)方法》對(duì)染色前后纖維進(jìn)行強(qiáng)力測(cè)試。染色前后纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率結(jié)果見表6。染色后纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)損傷較少。

表6 花生皮染料染羊毛纖維的強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)

4 結(jié) 論

(1)花生皮色素是在浴比1∶30、p H 值3、溫度40℃、乙醇濃度60%、時(shí)間60 min的條件下提取,花生皮染料粗品提取率可達(dá)29.22%。

(2)通過(guò)同媒法進(jìn)行染色試驗(yàn),花生皮色素染毛條最佳工藝條件為染料用量12%(owf)、染色溫度90℃、p H 值6、保溫時(shí)間80 min。

(3)花生皮色素染毛條后,毛條的耐水洗色牢度、耐日曬色牢度、耐摩擦色牢度均在4級(jí)以上,且染色對(duì)纖維的強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)影響較小。