摘 要：針對傳統(tǒng)酸堿變色染料用于服裝設(shè)計(jì)時安全性較差的問題，提出一種植物色素染液的提取。試驗(yàn)首先對提取工藝和染色工藝進(jìn)行優(yōu)化，然后對其染色效果和pH響應(yīng)效果進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，適合的色素提取方式為助提劑提?。贿m合的染色工藝為：染色pH值為4，染色溫度為100 ℃，染色時間為50 min，染色劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%。此條件染色的織物具備良好的pH響應(yīng)效果，遵循酸黃堿紅的變化規(guī)律。同煤染色織物的皂洗牢固等級較直接染色皂洗牢固等級提升2級，表現(xiàn)出良好的染色效果。

關(guān)鍵詞：染色工藝；色素提取；pH響應(yīng)變色；皂洗牢固度

中圖分類號：TQ611 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-5922（2025）03-0009-04

Optimization and performance analysis of plant dyeextraction process for apparel fabrics

CHEN Shi

（Sichuan Fine Art Institute，Chongqing 401331，China）

Abstract：In order to solve the problem of poor safety of traditional acid-base color-changing dyes in clothing de?sign，an extraction of plant pigment dyeing solution was proposed. First，the extraction process and dyeing processwere optimized，and then the dyeing effect and pH response effect were analyzed. The test results showed that thesuitable pigment extraction method was extraction of additives. The suitable dyeing process was as follows： the dye?ing pH value was 4，the dyeing temperature was 100 ℃，the dyeing time was 50 min，and the mass fraction of thestain was 6%. The fabrics dyed under this condition had a good pH response effect，and followed the change law ofacid yellowing and alkali red. The soaping firmness of the same coal dyed fabric was increased by 2 grades com?pared with that of direct dyeing，and the damping firmness was improved，showing a good dyeing effect.

Key words：dyeing process；pigment extraction；ph responsive discoloration；soap washing firmness

隨著現(xiàn)代紡織品行業(yè)的發(fā)展，其市場需求也逐漸從實(shí)用型轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄苄汀H 響應(yīng)變色紡織品的開發(fā)是實(shí)用性紡織品朝智能型紡織品轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。開發(fā)基于天然染料的 pH 響應(yīng)型變色染料對智能型紡織品的發(fā)展有重要意義。對此，部分學(xué)者也進(jìn)行了很多研究，如制備了一種姜黃素pH響應(yīng)型變色棉織物，并對其變色性能進(jìn)行分析 [1] 。以剛果紅為發(fā)色體，制備pH響應(yīng)變色染料 [2] 。以中藥茜草為基礎(chǔ)，探討了茜草染色織物在不同pH值環(huán)境下的變色特性 [3] 。以上學(xué)者的研究為基于天然染料的 pH 響應(yīng)型變色染料的開發(fā)提供了參考。為深入研究 pH 響應(yīng)變色織物的變色機(jī)理，在以上學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對茜草染色織物的染色效果及pH響應(yīng)效果進(jìn)行分析，為天然pH響應(yīng)染料的發(fā)展提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與設(shè)備

主要材料：鹽酸（AR，吉隆化工）；氫氧化鈉（AR，晨明生物科技）；茜草根（一級品，慈緣生物科技）；無水乙醇（AR，泉旺達(dá)化工科技）；助提劑（AR，新雄生物科技）；乙酸鈉（AR，創(chuàng)之源生物科技）；冰醋酸

（AR，中銀新材料）；硫酸亞鐵（AR，鵬彩精細(xì)化工）；硫酸銅（AR，宇騰化工）。

主要設(shè)備：AS-24型染色小樣機(jī)（洪順印染機(jī)械）；NH310型測色配色儀（三恩時科技）；PHS-3C型數(shù)顯pH 計(jì)（納德科學(xué)儀器）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 茜草色素的提取

酸/堿/中性提?。悍謩e在0.1 moL/L鹽酸、20 g/L氫氧化鈉溶液、去離子水中放入適量的茜草根，加熱使其沸騰，保持沸騰狀態(tài)45 min，期間需要根據(jù)液體損失量隨時補(bǔ)充液體。沸煮結(jié)束后，靜置混合液使其自然冷卻，過濾后得到茜草色素染液。

醇提：在無水乙醇中放入適量的茜草根，浸泡20 h后過濾，濾液為茜草色素染液。

助提劑提取：將適量助提劑放入100 mL水中，然后放入適量茜草根，沸煮一段時間后去除清液，放入100 mL水繼續(xù)沸45 min，期間需要根據(jù)液體損失量隨時補(bǔ)充液體。沸煮結(jié)束后，靜置混合液使其自然冷卻，過濾后得到茜草色素染液。

1.2.2 染色工藝

直接染色：按照浴比1∶50將茜草色素染液與乙酸鈉/冰醋酸緩沖液混合，得到pH值為4的茜草染液，通過染色小樣機(jī)進(jìn)行染色處理。染色過程為：染液40 ℃放入織物→2 ℃/min的速率將染液升溫→恒溫染色→自然降溫至室溫→清水清洗，晾干。

預(yù)媒染色試驗(yàn)：將織物提前放入5%硫酸亞鐵媒染液中預(yù)媒處理，預(yù)媒溫度和時間分別為55℃和30min，取出織物擰干后按直接染色步驟進(jìn)行染色處理。

同媒染色試驗(yàn)：照浴比1∶50將茜草色素染液、5%硫酸銅媒染液與乙酸鈉/冰醋酸緩沖液混合，得到pH值為5的茜草媒染液，然后按照直接染色步驟進(jìn)行染色處理。

1.3 性能測試

1.3.1 顏色參數(shù)

通過測色配色儀對織物K/S值進(jìn)行測試。

1.3.2 pH響應(yīng)變色性能在不同pH值緩沖液中放入染色織物，記錄織物顏色變化。

1.3.3 耐皂洗色牢度

參照 GB／T 3921.1—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐洗色牢度：試驗(yàn)1》標(biāo)準(zhǔn)測試織物皂洗色牢度。

2 結(jié)果與討論

2.1 提取工藝優(yōu)化

對不同提取方式的提取液顏色進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。

由表1可觀察到，提取溶劑不同，對茜草色素提取效果也不同，茜草色素染液顏色表現(xiàn)出較大的差異。這是因?yàn)樘崛∪軇┎煌?，提取的茜草根?nèi)色素種類也不相同。提取溶劑為鹽酸時，對原茜素的溶出率較高，原茜素與茜素產(chǎn)生分離，因此酸提色素染液呈現(xiàn)原茜素的棕色。在堿性條件下，茜草蒽醌衍生物的羥基發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基負(fù)離子，堿提色素染液呈現(xiàn)深紅色。提取液為水時，茜草中紫色的茜紫素溶出率最高，因此中性溶液提取色素染液呈現(xiàn)橙色。在無水乙醇中，棕紅色的茜素和橙色的原茜素被有效提取，色素染液呈現(xiàn)黃色。而助提劑是通過分離茜草中的雜質(zhì)對其色素進(jìn)行提取，提取的色素主要為茜素，因此色素提取溶液呈現(xiàn)棕紅色。相關(guān)文獻(xiàn)表明，茜草色素染液中發(fā)揮染色功效的主要為茜素，因此選擇適合的提取工藝為助提劑提取。

2.2 染色條件優(yōu)化

2.2.1 染色pH值優(yōu)化

染色pH值對染色織物K/S值影響見圖1。

由圖1可知，隨染色pH值的增加，茜草色素K/S值先增加后降低，染色織物的K/S值在pH值為4時達(dá)到最高，此時纖維與染料緊密結(jié)合，染色效果最佳。

因此選擇適合的染色pH值為4。

2.2.2 染色溫度的優(yōu)化

染色溫度對染色織物K/S值影響見圖2。

由圖2可知，隨溫度的提升，染色織物K/S值也明顯增加。這是因?yàn)楦邷貢?dǎo)致織物纖維受熱膨脹，增加了內(nèi)部孔道空隙，對于染料進(jìn)入纖維內(nèi)部產(chǎn)生積極的影響，因此溫度越高，染色效果越好。但溫度過高會導(dǎo)致織物纖維發(fā)生收縮變硬，影響織物舒適度，再加上溫度超過100 ℃后，對染色設(shè)備的要求明顯提升，使得染色成本成倍增加，因此要求染色溫度不超過100 ℃。

2.2.3 染色時間優(yōu)化

染色時間對染色織物K/S值影響見圖3。

由圖3可知，染色織物K/S值隨染色時間的增加先上升后下降。染色時間越長，纖維的溶脹也更充分，色素對纖維的上染也增加，K/S也隨之增加。但染色時間過長，天然色素的穩(wěn)定性受到影響，色素的色量產(chǎn)生影響，染色效果變差。染色效果在50 min達(dá)到最佳。

2.2.4 染色劑用量優(yōu)化

染色劑用量優(yōu)化結(jié)果見圖4。

由圖4可知，當(dāng)染色劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時，染色織物K/S值基本達(dá)到最高，說明該用量的染色劑就已經(jīng)可以達(dá)到好的染色效果。因此，選擇適合的染色劑用量為6%。

2.3 茜草染色pH相應(yīng)變色性能分析

2.3.1 對黃色譜織物pH值響應(yīng)變色性能分析

黃色譜織物染色后顏色pH值變化情況見表2。

由表2可知，隨pH值的增加，3種方式染色的織物顏色均會發(fā)生一些變化。但總體來說，3種染色方式的變色規(guī)律基本一致，均具備變色性能。

2.3.2 對紅色譜織物pH值響應(yīng)變色性能分析

紅色譜織物染色后顏色pH值變化情況見表3。

由表3可知，3種染色方式織物顏色隨pH值變化的變色規(guī)律基本一致，均表現(xiàn)出酸黃堿紅的變化規(guī)律。

2.4 變色可逆性分析

由于黃色譜織物的染色變色響應(yīng)效果更好，因此以黃色譜織物為研究對象，通過對不同pH值條件下織物色相值進(jìn)行測定，確定該pH值響應(yīng)型變色織物的重現(xiàn)性和變色可逆性，結(jié)果見表4。

由表4可知，經(jīng)過2次pH值變化后，所有染色織物顏色均遵循酸黃堿紅的變化規(guī)律，表現(xiàn)出良好的重現(xiàn)性和可逆性。同時還可以觀察到，同媒染色的棉織物色相值高于同等pH值條件下的直接染色棉織物和預(yù)媒染色織物，這是因?yàn)樵谕饺旧倪^程中，茜草色素的羥基等基團(tuán)與棉織物的羥基結(jié)合的更為牢固，使茜草色素在織物上牢固的附著，表現(xiàn)出良好的染色效果。

2.5 耐皂洗色牢度分析

以黃色譜棉織物為研究對象，分析染色織物的耐皂洗牢度，結(jié)果見表5。

由表5可知，同媒染色對皂洗色牢度的提升作用最佳，其褪色牢度和沾棉牢度均達(dá)到4級，其粘毛牢度達(dá)到5級。因此可認(rèn)定，同媒染色可以保留茜草色素的pH相應(yīng)變色性能，還能改善直接染色織物的耐皂洗牢度差的問題，表現(xiàn)出良好的染色效果。

2.6 對其他材料織物染色效果

通過同媒染色對不同材料織物進(jìn)行染色，以皂洗牢度表征茜草色素染色性能，結(jié)果見表6。

由表6可知，茜草色素與不同材質(zhì)的織物牢固結(jié)合，表現(xiàn)出良好的染色效果。

3 結(jié)語

茜草在不同提取溶劑中可溶出不同成分的色素，助提劑提取的茜草色素主要成分為發(fā)揮染色功效的茜素；不同染色方式染色的織物遵循酸黃堿紅的變化規(guī)律，表現(xiàn)出良好的pH響應(yīng)效果，黃色譜織物的變色靈敏度高于紅色譜織物。使用同媒染色的織物較直接染色織物的耐皂洗牢度等級提升了2級，改善了直接染色織物的耐皂洗牢度差的問題，表現(xiàn)出良好的染色效果。

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（責(zé)任編輯：蘇 幔）