盧 聲

(遼東學(xué)院化工與材料學(xué)院，遼寧丹東118000)

植物染料具有較好的生物降解性和環(huán)境相容性，有助于改善紡織印染行業(yè)污染嚴(yán)重的問題，從而成為業(yè)內(nèi)相關(guān)人士和企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)［1-2］。蘇木是中國古代用于染紅色系的主要植物，同時(shí)也是一種中藥材，具有祛風(fēng)活血和抗菌等藥用功效。蘇木屬于苯并吡喃類天然染料，其色素的主要成分是蘇木素，蘇木素結(jié)構(gòu)中含有大量羥基，易溶于水，相對分子質(zhì)量較小，染色直接性低，色牢度差，且在不同的pH值條件下有變色行為，呈現(xiàn)黃棕、紅褐、紫等顏色，其染色織物的穩(wěn)定性較差［3-4］。

染色紡織品的生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)和染料的色穩(wěn)定性有緊密關(guān)系。天然染料發(fā)色基團(tuán)的固有不穩(wěn)定性，使天然染料較人工合成染料的穩(wěn)定性差，主要是天然染料受外界因素影響大(如pH值、溫度、日照等)。盡管媒染可提高天然植物染料的染色牢度，但媒染是否能改善天然植物染料染色織物的色穩(wěn)定性還鮮有研究。本研究主要探討了pH值、染色溫度、氧漂和日照對蘇木天然染料染色柞蠶絲織物的色標(biāo)值和色牢度的影響，為天然植物染料的應(yīng)用，特別是蘇木天然染料對柞蠶絲織物的染色做一些基礎(chǔ)工作。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

材料:5023柞絲綢(已脫膠，市售);蘇木(市售中藥)。

藥品:保險(xiǎn)粉、氫氧化鈉、鹽酸、冰醋酸、無水乙醇、明礬、氯化鐵、分散劑NNO，均為分析純;中性皂片(市購)。

儀器:XW-ZDR-25*12低噪振蕩式染樣機(jī)(靖江市新旺染整設(shè)備廠)，HH-恒溫水浴鍋(鞏義予華儀器廠)，紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)，YB571B耐摩擦牢度測試儀(溫州大榮紡織儀器公司)，SW-12A耐水洗牢度測試儀(溫州大榮紡織儀器公司)，X-rite Color-Eye 7000A顏色特征值測定儀(蘇州色麗電子科技有限公司)，DHG-9203A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(江蘇華青流體科技有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蘇木天然染料的提取

研磨蘇木，按料液比1︰20，于100℃下在蒸餾水中浸提60 min，反復(fù)浸提3次，滲漏1 h后過濾、抽濾得到提取液，即為蘇木染液［5］。

1.2.2 蘇木天然染料的染色工藝

采用直接染色和媒染法上染柞蠶絲織物。

直接染色:柞絲綢織物2 g，40℃入染，90℃條件下染色60 min，浴比1︰50，pH 值為4～5(用10%醋酸調(diào)節(jié))。染后皂洗、水洗、陰干［6］。

媒染染色:根據(jù)文獻(xiàn)［6］，本實(shí)驗(yàn)采用預(yù)媒染色，明礬和氯化鐵為媒染劑。

鋁媒染:柞蠶絲織物2 g于80℃浸入明礬溶液(0.6 g/L)中處理30 min取出，用直接染色工藝染色。

鐵媒染:柞蠶絲織物2 g于60℃浸入氯化鐵溶液(1.4 g/L)中處理45 min取出，用直接染色工藝染色。

1.2.3 染色柞蠶絲織物的氧漂工藝

將10 mL/L 3%的H2O2，3 g/L的水玻璃(相對密度1.4)和1 g/L的滲透劑 JPF混合均勻后，用NaOH溶液調(diào)整溶液的pH值至10，獲得氧漂原液，使用時(shí)將氧漂原液稀釋10倍，得到氧漂溶液。氧漂溶液升溫至90℃，浸入2 g染色蠶絲織物，40 min后取出，水洗晾干。

1.3 性能測試

1.3.1 色度指標(biāo)值

在Color-Eye 7000A顏色特征值測定儀上測定染色柞蠶絲織物的L*、a*、b*、c*值及K/S值。

1.3.2 染色牢度

耐摩擦牢度按GB/T 3920—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y定。

耐洗色牢度按 GB/T 3921.1—1997《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味?試驗(yàn)1》測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH值對染色柞蠶絲織物的色光影響

染料的酸堿穩(wěn)定性對于染色對象的選擇、工藝參數(shù)的確定，以及織物洗滌條件均有比較重要的指導(dǎo)意義［7］。

經(jīng)測試，本研究所用蘇木染液的pH值為4.2，最大吸收波長450 nm，此時(shí)染液顏色為橙黃色。

蘇木染料的主要成分是蘇木素，結(jié)構(gòu)中含有羥基，因此蘇木素易于溶于水，可以與金屬離子中的空軌道形成配位鍵。柞蠶絲是蛋白質(zhì)纖維，含有氨基和羧基兩種基團(tuán)，在水溶液中呈兩性性質(zhì)。pH值的不同使蘇木素的供電子能力和柞蠶絲的電性有所改變，導(dǎo)致染料與絲素結(jié)合能力不同。

采用直接染色及Al3+和Fe3+為媒染劑的預(yù)媒法進(jìn)行染色。將染色后的柞蠶絲織物分別浸入不同的pH值水溶液中(溶液的pH值用氫氧化鈉和鹽酸溶液來進(jìn)行調(diào)整)，30 min后取出，水洗晾干。測其色度指標(biāo)值，如表1所示。

由表1可知，采用不同pH值的溶液處理染色蠶絲織物，織物的色光均發(fā)生變化。媒染劑及其種類均會影響被染絲織物的顏色和顏色穩(wěn)定性。相對于媒染工藝，直接染染色絲織物的色光變化較小。鐵媒染染色絲織物的色光穩(wěn)定性要好于鋁媒染染色絲織物?？椢?的K/S值和明度L*值變化最小，特別是在pH小于7時(shí)基本不變?？椢?和織物3的K/S值總體趨勢是隨著處理溶液pH值的增加而增大，但織物3的K/S值存在一定的波動。

從a*和b*值可以看出，三種染色織物均有明顯的色調(diào)變化?？椢?和2的a*和b*值變化趨勢是一致的，隨著處理溶液pH值的增加a*值增加、b*值減小，而織物3的a*值變化與織物1和2相反，但變化幅度相對較小。這可能是因?yàn)樘K木染液中含有無色蘇木精，在pH4染浴中蘇木精未氧化成氧化蘇木精而顯無色，但是其在直接染色和媒染染色時(shí)已附著在織物上。當(dāng)用不同pH值溶液來處理染色蠶絲織物時(shí)，隨著溶液pH值增加，蘇木精向氧化蘇木精轉(zhuǎn)變，結(jié)果K/S值增加、紅光增加和黃光減小，使織物的色調(diào)發(fā)生變化［8］。

表1 pH值對染色柞蠶絲織物色度指標(biāo)的影響Tab.1 Effects of pH value on chroma indicators of dyed tussah silk fabrics

2.2 溫度對染色柞蠶絲織物的色光影響

將按1.2.2染色后的柞蠶絲織物置于120℃的烘箱中，5 min后取出，冷卻后測其色度指標(biāo)值(表2)。

表2 溫度對染色柞蠶絲織物色度指標(biāo)的影響Tab.2 Effects of temperature on chroma indicators of dyed tussah silk fabrics

由表2可知，鐵媒染蠶絲織物經(jīng)高溫處理后，K/S值減小，明度增加，飽和度減小，紅光略有增加，黃光基本不變。直接染和鋁媒染織物處理后的色度指標(biāo)值變化趨勢基本一致。K/S值和L*值變化不大，a*、b*和c*值均增加。由此可見，溫度對染色蠶絲織物的色光有一定影響，但影響不大。從K/S值來考慮，對鐵媒染染色織物的影響最大;如從色調(diào)來考慮，則對鋁媒染染色織物影響最大。

2.3 氧漂對染色柞蠶絲織物的色光影響

由于蠶絲的耐堿性遠(yuǎn)低于棉、麻等纖維織物，在堿液里可發(fā)生不同程度的水解，濃的強(qiáng)堿液對蠶絲的破壞力更強(qiáng)，因此蠶絲織物一般不宜用堿性大的肥皂和洗滌劑進(jìn)行處理。氧漂是通過在水溶液中經(jīng)過羥基離子游離出活性氧而起到漂白作用，其漂白溫和，一般不會損傷織物。本實(shí)驗(yàn)研究了過氧化氫作為氧漂液，對蘇木染色柞蠶絲織物色光的影響，測定了處理前后織物的色度指標(biāo)值(表3)。

表3 氧漂對染色柞蠶絲織物色度指標(biāo)的影響Tab.3 Effects of oxygen bleaching on chroma indicators of dyed tussah silk fabrics

從表3可知，三種被染織物經(jīng)過氧化氫溶液處理后，K/S值均減小，其中鋁媒染織物色深值降低幅度最大，而直接染色織物色深值降低最小。三種被染織物的L*值均增加，明度增加程度最大的為鐵媒染，直接染色織物最小。對于a*、b*值，鐵媒染織物處理后比處理前明顯增加，即紅光和黃光增加，被染織物由灰黑色變?yōu)槌赛S色;直接染色和鋁媒染染色織物則均減小，a*值由正變?yōu)樨?fù)，被染織物顏色褪去非常明顯，顏色幾乎為白色。由此可見，氧漂溶液對被染柞蠶絲織物具有明顯的褪色和變色作用，直接染和鋁媒染織物褪色現(xiàn)象明顯，而鐵媒染織物則發(fā)生很明顯的變色，被染織物的亮度和飽和度均有明顯改善。

2.4 光照對染色柞蠶絲織物的色光影響

染色織物在長期日曬情況下，易發(fā)生褪色。其變色機(jī)理主要是染料吸收光子后被激化，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，染料結(jié)構(gòu)被破壞導(dǎo)致染色織物發(fā)生變色和褪色［8-9］。

實(shí)驗(yàn)中將染色蠶絲織物置于日光下，日曬三周(五月晴天，累計(jì)計(jì)算)，測其色度指標(biāo)值，并與基礎(chǔ)樣(無光照實(shí)驗(yàn))進(jìn)行對比，結(jié)果見表4。

經(jīng)光照后，被染織物的a*、b*、c*值和K/S值均降低，說明光照會使被染織物的色調(diào)發(fā)生改變，飽和度和鮮艷度降低。鐵媒染織物的顏色光穩(wěn)定性明顯好于直接染色織物，這是由于金屬的絡(luò)合作用，生成的染料分子、金屬離子和纖維三者新的共軛體系，染料的穩(wěn)定性得到提高，從而也較大程度地提高了染料分子的光穩(wěn)定性。但是，鋁媒染織物的顏色光穩(wěn)定性不僅沒有得到改善，反而降低，這可能與蘇木染料和鋁離子的絡(luò)合方式有關(guān)，具體原因還有待于進(jìn)一步分析。

表4 光照對染色柞蠶絲織物色度指標(biāo)的影響Tab.4 Effects of illumination on chroma indicators of dyed tussah silk fabrics

2.5 染色柞蠶絲織物的色牢度分析

測定了染色柞蠶絲織物的耐洗和摩擦牢度(棉沾)，結(jié)果見表5。

表5 染色柞蠶絲織物的色牢度Tab.5 Color fastness of dyed tussah silk fabrics

無論處理前，還是處理后，媒染染色織物的色牢度均比直接染色織物要高，這是由于金屬離子、蘇木染料和纖維之間形成的絡(luò)合物，可以增加染料與蠶絲纖維之間的直接性，使染料可以較牢固地固著在纖維上，從而獲得良好的耐洗牢度和摩擦牢度。同時(shí)，可以觀察到被染織物的色牢度和色光穩(wěn)定性之間沒有相關(guān)性。

3 結(jié)論

1)溶液的酸堿性、溫度、氧漂和光照對蘇木染色柞蠶絲織物的色光均有影響。其中酸堿性和氧漂對色光變化的影響最大，溫度影響最小。

2)氧漂可以使柞蠶絲染色織物發(fā)生嚴(yán)重的褪色現(xiàn)象，溶液的酸堿性則對被染織物的色調(diào)影響最大。

3)媒染染色織物可以明顯改善織物的色牢度，但不能改善織物的色光穩(wěn)定性。

4)鐵媒染和鋁媒染織物在相同的處理?xiàng)l件下，色光變化不同。鐵媒染織物的色光穩(wěn)定性要好于鋁媒染。

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