余拓

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江嘉興 314000）

純亞麻的植物染料染色工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

余拓

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江嘉興 314000）

研究了植物染料在染純亞麻織物中的最佳工藝。結(jié)果表明染料對(duì)滌毛織物的染色最佳工藝為：將改性后的純亞麻織物置于已配好的植物染料染浴（冰醋酸1g/L）中，升溫至95℃染色時(shí)間為60min。

亞麻；植物染料；最佳染色工藝

亞麻是古老的韌皮纖維作物和油料作物。亞麻的開發(fā)利用價(jià)值高，亞麻莖制取的纖維是紡織工業(yè)的重要原料，可純紡，亦可與其它纖維混紡。由于亞麻纖維與動(dòng)物纖維、其它植物纖維、合成纖維相比，具有許多獨(dú)特的不可替代的優(yōu)點(diǎn)，決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占重要地位【1】。首先，亞麻纖維強(qiáng)韌、柔細(xì)，其強(qiáng)度是棉纖維的1.5倍、絹絲的1.6倍，可紡支數(shù)高、織物平滑整潔、適宜制作高級(jí)衣料。其次，亞麻纖維具有吸濕性強(qiáng)、散熱快、耐摩擦、耐高溫、不易燃、不易裂、導(dǎo)電性小、吸塵率低、抑菌保健等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，適宜制作飛機(jī)翼布、軍用布與消防、宇航、醫(yī)療和衛(wèi)生保健服裝及帆布、水龍帶、室內(nèi)裝飾布及工藝刺銹品等。第三，打麻下腳料和麻屑也有較高的利用價(jià)值，加工后的短纖維即麻棉，可與毛、絲、棉、化纖等生產(chǎn)混紡紗，也可紡純麻紗。麻屑是制造人造板材或高級(jí)紙張的優(yōu)質(zhì)原料。運(yùn)用植物染料染亞麻符合當(dāng)今染色行業(yè)越來(lái)越環(huán)保的趨勢(shì)。

植物染料是天然染料中應(yīng)用歷史最悠久、應(yīng)用面最廣的染料，早在公元前25世紀(jì)印度就已經(jīng)用茜草與藍(lán)草對(duì)纖維進(jìn)行染色，與此同時(shí)生活在埃及和西亞的美索不達(dá)米亞的人們，也已使用植物染料對(duì)植物進(jìn)行染色，并且掌握了植物染料的媒染技術(shù)。已經(jīng)能夠用植物染料染黃紅綠等顏色。植物染料的染色在中國(guó)又稱草染。早在夏代，就使用藍(lán)草進(jìn)行染色，并且進(jìn)行人工種植，掌握了藍(lán)草的生長(zhǎng)規(guī)律。植物染料的染色，在染料的制備、染色等方面有一整套的工藝技術(shù)，遠(yuǎn)不及礦物顏料的復(fù)雜。商周時(shí)期，尤其是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)的草染工藝技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，從染草的品種，采集，染色工藝，媒染劑等使用方面，都形成了一套成熟的管理制度。商周時(shí)期到南北朝時(shí)，各種染草的種植與品種已經(jīng)相當(dāng)完備了，可供常年存儲(chǔ)使用。至明清兩代，染料植物在種植、制備工藝、印染技術(shù)等方面均到鼎盛時(shí)期。

植物染料是指利用自然界之花、草、樹木、莖、葉、果實(shí)、種子、皮、根提取色素作為染料。植物染料不含任何化學(xué)物質(zhì)，無(wú)毒無(wú)害，不會(huì)對(duì)人體健康造成任何傷害。染的織物色彩自然、經(jīng)久不褪，具有防蟲、抗菌的作用，這是化學(xué)染料所不具備的。

天然染料尤其植物源染料是一種對(duì)人體非常安全的綠色產(chǎn)品，多數(shù)提取染料的植物又是具有一定療效的草藥，在染色同時(shí)可使織物獲得一定的保健治療功能。許多植物染料帶有一種特殊清香，這也是有別于合成染料的一大特色，青睞天然染料紡織品的消費(fèi)者正是為這種獨(dú)特清香所吸引。目前回歸天然染料紡織品已成時(shí)尚。

本次試驗(yàn)將直接型植物染料對(duì)純亞麻進(jìn)行染色，分析各道染色工序?qū)θ旧Ч挠绊懀玫捷^優(yōu)的染色工藝所對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)參數(shù)，并得到較高植物染料染純亞麻的上染率。

1 試驗(yàn)部分

織物純亞麻（紗支14×14密度50×54）

藥品植物染料（常州美勝生物材料有限公司提供的天然染料MYSUNBIO誖Natural系列染料）、改性劑、冰醋酸（工業(yè)用，乙酸含量≥99.8%）

儀器JY型常溫染色小樣機(jī)、Datacolor測(cè)色配色儀、TG748型染色小樣快速烘箱、精密電子天平、HHS恒溫水浴鍋、燒杯（250ml、2000ml）、移液管（10ml）、容量瓶（100ml、250ml）、量筒（100ml）、玻璃棒等。

1.2 染色工藝過(guò)程及方法

1.2.1 織物浸泡：將純亞麻織物在50℃水中浸泡10～15min

1.2.2 織物改性：天然改性劑的用量為純亞麻織物重量的1～2倍，浴比：1：20，將織物放入已配置好的預(yù)處理液中，先升溫至35℃，保溫20min；接著升溫至95℃，保溫30min，取出水洗，備用。

1.2.3 織物改性工藝圖（圖1）

圖1 織物改性工藝圖

1.2.4 植物染料直接染色工藝流程

2004年，鐘揚(yáng)幫助西藏大學(xué)的瓊次仁老師申報(bào)國(guó)家自然科學(xué)基金。此前一年，瓊次仁申報(bào)的項(xiàng)目沒能通過(guò)，一度想放棄?！皠e擔(dān)心，我們一起想辦法。”那段時(shí)間，鐘揚(yáng)常常一邊插著氧氣管，一邊連夜修改申請(qǐng)報(bào)告。最終，這個(gè)項(xiàng)目成為西藏大學(xué)拿到的第一個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，極大增強(qiáng)了藏大老師們的科研信心，也加深了藏大老師與鐘揚(yáng)之間的友誼。

配置染液→染色→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥。

1.2.5 植物染料直接染色工藝圖（圖2）

圖2 植物染料直接染色工藝圖

1.2.6 皂洗工藝

將染色后的織物置于5g/l的酸性或中性皂洗液中，65℃以下保溫10~15min。

1.2.7 植物染料直接染色工藝優(yōu)化

探究植物染料染純亞麻織物的最佳染色工藝條件主要從以下角度展開，包括冰醋酸濃度、染色溫度和染色時(shí)間。具體如下：冰醋酸濃度0～4g/l進(jìn)行試驗(yàn)；染色溫度65～100℃進(jìn)行試驗(yàn)；染色時(shí)間40~80min進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2.8 分光光度計(jì)的使用

②選定波長(zhǎng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求轉(zhuǎn)動(dòng)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)器使指針指示所需要的單色光波長(zhǎng)。

③固定靈敏度檔。根據(jù)有色溶液對(duì)光的吸收情況為使吸光度讀數(shù)為0.2~0.7，選擇合適的靈敏度。為此旋動(dòng)靈敏度檔使其固定于某一檔，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不再變動(dòng)。一般測(cè)量固定在“1”檔。

④調(diào)節(jié)“0”點(diǎn)。輕輕旋動(dòng)調(diào)“0”電位器使讀數(shù)表頭指針恰好位于透光度為“0”處，此時(shí)比色皿暗箱蓋是打開的，光路被切斷光電管不受光照。

⑤調(diào)節(jié)T=100。將盛蒸餾水或空白溶液或純?nèi)軇┑谋壬蠓湃氡壬笞苤械牡谝桓駜?nèi)有色溶液放在其它格內(nèi)，把比色皿暗箱蓋子輕輕蓋上轉(zhuǎn)動(dòng)光量調(diào)節(jié)器，使透光度T=100，即表頭指針恰好指在T=100處。

⑥測(cè)定。輕輕拉動(dòng)比色皿座架拉桿使有色溶液進(jìn)入光路，此時(shí)表頭指針?biāo)緸樵撚猩芤旱奈舛華。讀數(shù)后打開比色皿暗箱蓋。

1.2.9 上染率的測(cè)定

用移液管取染前染液1ml并用水稀釋10倍，運(yùn)用分光光度計(jì)測(cè)得該染液的吸光度。并用同種方法測(cè)得染后殘液的吸光度，運(yùn)用上染率計(jì)算公式計(jì)算得出上染率。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

取0g/L、1g/L、2g/L、3g/L、4g/L的冰醋酸分別放入同種染料的染液中，并在其他各種條件都相同的情況下進(jìn)行染色。用分光光度計(jì)測(cè)得染前染液以及殘液的吸光度，計(jì)算得出相同溫度、染色時(shí)間下加入不同濃度的冰醋酸同種植物染料的上染率，見圖3。

圖3 不同冰醋酸濃度的同種植物染料的上染率

由上圖3可知，同一染色條件下，不同冰醋酸的濃度對(duì)于植物染料染純亞麻布的上染率存在較大的影響。加入冰醋酸的染料上染率均大于不加入冰醋酸的染料的上染率。這是因?yàn)榧尤氡姿岣淖兞巳疽旱膒H值，導(dǎo)致植物染料對(duì)纖維的吸附性改變。當(dāng)加入冰醋酸濃度為1g/l時(shí)染料的上染率最大，隨著冰醋酸濃度增加上染率減小?！?】這可能是因?yàn)榧尤氡姿岷髞喡榭椢锷系年?yáng)離子數(shù)量增加，與染料之間的靜電引力增大，但由于織物上的陽(yáng)離子染座有限，染料濃度達(dá)到一定程度后，與亞麻織物上的陽(yáng)離子完全結(jié)合，染色達(dá)到飽和。冰醋酸濃度過(guò)大導(dǎo)致染液中電荷斥力增加使得染料上染效率降低。由此得出當(dāng)冰醋酸濃度為1g/l時(shí)染料上染率最大，染色的效果最好。

配制五份1g/l的冰醋酸分別加入相同的染液中，并在其他各種條件都相同的情況下分別達(dá)到65℃、75℃、85℃、95℃、100℃進(jìn)行染色，保證達(dá)到目標(biāo)溫度后的上染時(shí)間相同。運(yùn)用分光光度計(jì)測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)并計(jì)算得出上染率，見圖4。

圖4 染色溫度對(duì)染色效果的影響

由上圖4可知，當(dāng)溫度由室溫慢慢升高時(shí)，染料的上染率逐漸增大。并且當(dāng)溫度到達(dá)90℃時(shí)染料的上染率接近峰值，之后上升數(shù)值很小，并在溫度為95℃時(shí)達(dá)到峰值，溫度超過(guò)95℃后上染率急劇下降【3-10】。天然染料的成分復(fù)雜,溫度過(guò)高可能會(huì)引起染料的組分變化。所以，天然染料的染色溫度應(yīng)控制在60~100℃。隨著染色溫度從室溫逐漸升高到95℃，織物的上染率先升高后趨于平衡然后稍有下降，溫度不高時(shí)，織物的上染率逐漸增加，其原因可能是隨著染色溫度的升高，纖維的膨化程度提高，植物染料的聚集度下降，同時(shí)染料分子的動(dòng)能增加，其吸附擴(kuò)散速率增大。當(dāng)溫度達(dá)到90℃和95℃時(shí)，上染率相差不太大且為最大值,已達(dá)到平衡，其原因是織物的質(zhì)量一定，染料的最大吸附量也恒定，此時(shí)織物吸附染料達(dá)到飽和，染料不可能繼續(xù)上染纖維。而一般適宜的染色溫度應(yīng)在90~100℃，天然染料的染色溫度不宜過(guò)高，否則會(huì)導(dǎo)致染料分解變質(zhì)并引起纖維受損,所以，選取染色溫度95℃為宜。此時(shí)能確保染料的上染率最佳，上染效果最好。

配制五份1g/l冰醋酸加入相同染液中，在其他各項(xiàng)條件相同的情況下，當(dāng)染色溫度達(dá)到最佳染色溫度95℃時(shí)，控制不同的染色時(shí)間（40~80min）。試驗(yàn)結(jié)束運(yùn)用分光光度計(jì)測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)并計(jì)算得出上染率，見圖5。

圖5 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響

由上圖5可知，當(dāng)溫度達(dá)到最佳染色溫度95℃后，隨著上染時(shí)間的增加上染率慢慢增大,并且在染色剛開始過(guò)程中織物上染效果不明顯，這可能是由于染色時(shí)間太短，染料不能完全進(jìn)入到纖維中。在上染時(shí)間為60min時(shí)上染率達(dá)到最大值，隨后染色時(shí)間增加，上染率沒有明顯的增加甚至有略微的減小。這是因?yàn)槿玖显诶w維上的吸附率已經(jīng)達(dá)到飽和值，即使染色時(shí)間繼續(xù)增加染料在纖維上的吸附率也不會(huì)增大。而上染率略微減小可能是因?yàn)橹参锶玖蠈?duì)于高溫比較敏感，然后染料長(zhǎng)時(shí)間浸泡在高溫水浴鍋內(nèi)受熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致植物染料少量分解，所以最佳染色時(shí)間為60min。

3 結(jié)論

本次試驗(yàn)得出純亞麻織物植物染料染色最優(yōu)工藝過(guò)程：將改性后的純亞麻織物置于已配好的植物染料染?。ū姿?g/l）中，升溫至95℃，染色時(shí)間為60min。

注：基金項(xiàng)目：嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院2014年科研項(xiàng)目（jzyz201403）

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1671-3389（2017）01-13-04