（紹興中紡化工有限公司 浙江紹興 312000）

與合成染料相比，從植物中提取的天然染料具有如下優(yōu)點(diǎn)：從生物體中提取，對(duì)人體無(wú)傷害，與環(huán)境相容性好，可生物降解，部分染料不僅具有染色的裝飾功能，還有醫(yī)療和保健效果，采用這些天然染料染色的織物可能具有抗菌、消炎、防蟲(chóng)、抗過(guò)敏、抗腫瘤、抗氧化、防輻射、降壓、促進(jìn)血液循環(huán)等特殊的藥物保健功能[1]。在全球崇尚健康、提倡環(huán)境友好的今天，以此種天然染料染色的服裝必將更受青睞。但是，以滌綸為代表的化學(xué)纖維幾乎不能被天然染料上染，以棉為代表的天然纖維在天然染料染色時(shí)普遍存在上染率低和色牢度差的問(wèn)題。因此，大量天然染料資源尚不能被用于紡織品染色。

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)天然染料對(duì)棉織物上染率低、色牢度差的問(wèn)題進(jìn)行的研究，集中于對(duì)棉織物進(jìn)行預(yù)處理，如PISITSAK[2]等用乳清蛋白預(yù)處理棉織物，然后用從木果楝樹(shù)皮中提取的天然染料進(jìn)行染色，上染率明顯提高。本課題合成了一種天然染料染色促進(jìn)劑，棉織物經(jīng)此染色促進(jìn)劑預(yù)處理后，再經(jīng)天然染料染色，上染率和色牢度均大幅提升，因此可大大拓展天然染料應(yīng)用領(lǐng)域。MA-2（自制，分子結(jié)構(gòu)如圖1所示）。

1 試驗(yàn)

1.1 材料與試劑

純棉針織布；桑葚、茶樹(shù)、紫嬌、板栗殼、石榴皮天然染料（常州美勝生物材料有限公司），蘇木、冬青葉、紫甘藍(lán)天然染料（自制）；染色促進(jìn)劑

1.2 儀器

紅外線染色機(jī)(瑞比公司)，SW-12A 型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（溫州方圓標(biāo)準(zhǔn)儀器廠），干濕摩擦色牢度測(cè)試儀（溫州際高檢測(cè)儀器有限公司）。

1.3 染色促進(jìn)劑預(yù)處理工藝

MA-2用量X%（o.w.f），純堿調(diào)整工作液pH值為9，浴比1:20，預(yù)處理溫度70℃，預(yù)處理時(shí)間為30分鐘。

1.4 預(yù)處理棉織物天然染料染色工藝

浴比1:20，以2℃/min速度升溫至染色溫度，保溫60min，降溫到60℃，加2g/L 純堿，繼續(xù)保溫20min，取出，皂洗，加酸中和，使布面pH值達(dá)到4.5～8。

1.5 上染率

上染率按式（1）計(jì)算。

式中:At——加堿固色前染液的吸光度

A0——染色原液的吸光度

1.6 染色織物色牢度測(cè)試方法

耐水洗色牢度按照ISO 105-C06-2010《紡織品.色牢度試驗(yàn).第C06 部分:耐家庭和商業(yè)洗滌色牢度》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

摩擦色牢度按照ISO 105-X15-2016《紡織品.色牢度試驗(yàn).第X15 部分:摩擦色牢度》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 預(yù)處理時(shí)MA-2用量對(duì)棉織物天然染料染色上染率的影響

圖2為不同MA-2用量時(shí)茶樹(shù)和桑葚天然染料的上染率。由圖可知，當(dāng)MA-2用量為6%時(shí)，上染率基本已達(dá)到最大值，再增加MA-2用量，上染率不再提高，說(shuō)明此時(shí)MA-2 在織物上的吸附量已經(jīng)達(dá)到飽和。因此以下試驗(yàn)中MA-2用量均為6%。

2.2 MA-2預(yù)處理棉織物天然染料染色工藝研究

分別考察染色溫度，染浴pH值，染色時(shí)間對(duì)MA-2預(yù)處理棉織物天然染料染色上染率的影響。

2.2.1 染色溫度對(duì)上染率的影響

由圖3可知，當(dāng)桑葚天然染料用量在2%（o.m.f）以下時(shí)，60℃染色時(shí)上染率更高。但是當(dāng)染料用量超過(guò)2%（o.m.f）后，60℃染色時(shí)上染率明顯低于80℃和95℃。在不同染料用量下，80℃和95℃染色的上染率相差不大。分析原因，可能是當(dāng)染料用量較低時(shí)，溶液中的天然染料數(shù)量少，很容易吸附到MA-2預(yù)處理棉織物表面，此時(shí)上染率很高。溶液中染料濃度很低時(shí)，由于熱運(yùn)動(dòng)從織物表面解析出來(lái)的染料更容易向染液中擴(kuò)散，而非向織物內(nèi)擴(kuò)散。因此染色溫度越高，織物表面解析的染料越多，上染率下降。當(dāng)染料用量增大，染液中染料濃度高，從織物表面解析出的染料傾向于向織物內(nèi)部擴(kuò)散。由于天然染料分子體積較活性染料、直接染料等合成染料更大，同時(shí)MA-2 較纖維素分子對(duì)染料親和力更大，導(dǎo)致天然染料更難從織物表面解析出來(lái)向內(nèi)部遷移。因此，當(dāng)染色溫度為60℃時(shí)，染色初期吸附于織物表面的染料很難向織物內(nèi)部遷移，并且阻礙了染液中的染料繼續(xù)上染織物，故上染率較低。染色溫度超過(guò)80℃后，初期上染到織物表面的天然染料有足夠能量解析出來(lái)并向織物內(nèi)部遷移，上染率提高。染色溫度80℃與95℃時(shí)的上染率基本相同，因此MA-2預(yù)處理棉織物天然染料染色適宜的染色溫度為80℃。

2.2.2 染浴pH值對(duì)上染率的影響

桑葚天然染料用量3%，染色溫度80℃，染色時(shí)間為60min，使用醋酸和純堿，調(diào)節(jié)染浴pH值，考察pH值對(duì)上染率的影響，結(jié)果如圖4所示。結(jié)果表明，上染率隨pH值增大逐漸下降。可能是由于在堿性條件下，MA-2分子中的3-氯-2-羥丙基，在堿性條件下易與染料分子中的酚羥基發(fā)生反應(yīng)，形成共價(jià)鍵，導(dǎo)致染料不能向纖維內(nèi)部遷移，上染率下降。棉織物在酸性高溫條件下會(huì)發(fā)生強(qiáng)力損傷，綜合考慮，MA-2預(yù)處理棉織物天然染料染色適宜的pH值為5。

2.2.3 染色時(shí)間對(duì)上染率的影響

桑葚天然染料用量3%，染色溫度80℃，染浴pH值為5，考察不同染色時(shí)間對(duì)上染率的影響。由圖5可知，棉織物經(jīng)MA-2預(yù)處理后，桑葚天然染料上染速率很快，染色20min，上染率已達(dá)72.5%。40min時(shí)基本達(dá)到染色平衡，上染率達(dá)到80%左右。

2.3 MA-2預(yù)處理對(duì)不同天然染料上染率的提高效果

表1為棉織物經(jīng)MA-2預(yù)處理前后，不同天然染料的上染率及上染率提高率。經(jīng)MA-2預(yù)處理后，天然染料的上染率顯著提高。其中，桑葚、茶樹(shù)、板栗殼、蘇木和石榴皮天然染料上染率提高了約3倍，其他天然染料上染率也提高了2倍以上。

表1 MA-2預(yù)處理前后不同天然染料的上染率及上染率提高率

2.4 MA-2預(yù)處理對(duì)棉織物天然染料染色色牢度的影響

經(jīng)MA-2預(yù)處理和未預(yù)處理的棉織物，天然染料染色后，經(jīng)2g/L 純堿，60℃處理20min，再經(jīng)過(guò)酸中和，水洗，測(cè)試耐水洗色牢度，干/濕摩擦色牢度，結(jié)果如表2所示。由表2可知，未經(jīng)預(yù)處理的棉織物經(jīng)天然染料染色后，色牢度很差。經(jīng)MA-2預(yù)處理后再染色，色牢度顯著提高，耐水洗色牢度和濕摩擦色牢度提高2-3級(jí)，干摩擦色牢度提高1-2級(jí)。這是因?yàn)槿旧龠M(jìn)劑MA-2分子中含有大量3-氯-2-羥丙基，該基團(tuán)在堿性條件下可形成環(huán)氧基，能與棉纖維分子中的羥基和天然染料中的酚羥基發(fā)生反應(yīng)，形成共價(jià)鍵，起到架橋作用，使天然染料與棉織物纖維牢固結(jié)合，從而提高色牢度。

表2 MA-2預(yù)處理對(duì)棉織物天然染料染色色牢度的影響

3 結(jié)論

棉織物經(jīng)6%（o.w.f）MA-2預(yù)處理后，再經(jīng)天然染料染色，與未預(yù)處理時(shí)相比，上染率和色牢度均顯著提高。通過(guò)優(yōu)化染色工藝，多種天然染料上染預(yù)處理棉織物的上染率可達(dá)到60%以上，同時(shí)水洗色牢度4級(jí)以上，摩擦色牢度3級(jí)以上，基本可以滿足服用要求。