嚴(yán)曉慧(遼東學(xué)院 化工與機(jī)械學(xué)院，遼寧 丹東 118003)

0 引言

1 實(shí)驗(yàn)方法

棉麻纖維是應(yīng)用最廣泛的纖維素纖維之一，在一般情況下對(duì)堿是穩(wěn)定的，在堿中只發(fā)生膨化，不產(chǎn)生水解，常溫下不會(huì)對(duì)強(qiáng)力造成影響。

但是，如果暴漏在沒有陽光照射的空氣中時(shí)，堿將會(huì)對(duì)于纖維素的氧化產(chǎn)生催化作用，從而加快其內(nèi)纖維素的氧化和降解。棉麻混紡的纖維不僅價(jià)格便宜，并且保留了棉麻各自的特性，如環(huán)保，透氣，懸垂性好，穿著舒適。棉和亞麻的生產(chǎn)過程綠色自然且環(huán)保健康，棉麻織物是比較適宜于人體的一種貼身性紡織品[1]。

殼聚糖是僅次于纖維素的第二大自然資源[2]，它的分子結(jié)構(gòu)與纖維素相似，并且與大多數(shù)纖維素纖維具有良好的親和力。它可以通過氫鍵或共價(jià)鍵與纖維上的活性基團(tuán)結(jié)合。殼聚糖在溶液中帶正電荷，易于吸附在織物表面，這可以減少織物表面的負(fù)電荷，同時(shí)減少染色過程中纖維對(duì)染料的庫侖排斥力[3]。

茜草是一種歷史悠久的植物染料，它是一種媒染染料。茜草的色素屬于蒽醌結(jié)構(gòu)，它不是一種單一的化合物，而是一系列的同系物或同分異構(gòu)體。這些色素的結(jié)構(gòu)與其他現(xiàn)代的分散染料結(jié)構(gòu)類同，但又比其他分散染料多了一個(gè)羧基，因此，水溶性比其他分散型染料稍高，但仍然不易直接溶于乙醇和水，只能在高溫狀態(tài)下分散與水中[4-5]。

一般在使用天然植物染料染色時(shí)需要用媒染劑來提高染色性能，豐富色相，使用較多的是金屬媒染劑，能夠提高其染色牢度且成本較低，缺點(diǎn)是對(duì)人體健康存在潛在的影響，染色所剩的廢水若處理不妥當(dāng)還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。茜草染料對(duì)于纖維素纖維的附著率較低，染色時(shí)需要借助媒染劑來幫助染料上染，文章主要探究殼聚糖改性棉麻織物的茜草染色工藝。

1.1 茜草染料提取方法

(1)配備2 g/L的碳酸鈉溶液500 mL備用；

(2)取10 g茜草粉(經(jīng)過粉碎機(jī)粉碎的茜草根)加入500 mL燒杯之中；

(3)向燒杯中加入250 mL的碳酸鈉溶液；

(4) 將燒杯放入水浴鍋中加熱至95℃，并保溫45 min；

(5) 采集溶出液，抽濾并定容至250 mL，重復(fù)兩次。

1.2 殼聚糖改性方法

配制5%濃度的乙酸溶液，用5%的乙酸溶解殼聚糖，殼聚糖改性液的質(zhì)量濃度為15 g/L，然后將棉麻織物浸漬在該溶液中，用水浴鍋加熱，改性溫度為80℃，改性時(shí)間60 min，浴比1:50，然后取出烘干，得到殼聚糖改性的棉麻織物。

1.3 茜草染色實(shí)驗(yàn)

采用單因素實(shí)驗(yàn)法探索茜草染料染色的最佳工藝。浴比設(shè)定為1:50，通過改變茜草染料染液的濃度、振蕩染樣機(jī)溫度、染色時(shí)間和媒染劑的用量來確定茜草染色的最優(yōu)工藝條件。對(duì)改性前后的棉麻織物進(jìn)行對(duì)比染色，染色完成后，測試染色色深值、最大K/S值、摩擦及水洗牢度，根據(jù)測試結(jié)果確定茜草染料染色的最佳工藝。

2 結(jié)果與討論

2.1 染液濃度的影響

分別配制0.2%、0.4%、0.6%、0.8%濃度的茜草染液，對(duì)殼聚糖改性后的棉麻織物進(jìn)行染色，浴比1:50、染色溫度65℃，時(shí)間90 min。通過對(duì)比染色的色深值，可以發(fā)現(xiàn)隨著茜草染液濃度的上升，棉麻織物對(duì)于茜草染料的上染率有不同程度的提升，因此，改性棉麻織物對(duì)茜草染料的上染率隨著染液濃度的增加是呈上升趨勢(shì)的。

2.2 染色溫度的影響

配制0.6%濃度的茜草染液五份，浴比1:50，將染色溫度分別設(shè)定為45℃、55℃、65℃、75℃、85℃，染色時(shí)間90 min。通過對(duì)比不同溫度下的棉麻織物染色后的色深值和最大K/S值可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的不斷升高，棉麻織物的色深呈現(xiàn)先下降后上升再下降的一個(gè)趨勢(shì)，如圖1所示?？梢钥闯鲕绮萑玖先旧淖罴褱囟葹?5 ℃，染色溫度繼續(xù)上升會(huì)使上染率下降。

圖1 染色溫度對(duì)K/S值的影響

2.3 染色時(shí)間的影響

配制0.6%濃度的茜草染液五份，浴比1:50，將染色時(shí)間分別設(shè)定為40 min、50 min、60 min、70 min、80 min，染色溫度60 ℃。通過對(duì)比不同染色時(shí)間后的棉麻織物的K/S值，可以得出結(jié)論：隨著染色時(shí)間的增加，茜草染料對(duì)于棉麻織物的附著率也在不斷的增加，但是增加的程度也越來越緩慢，最后趨于平穩(wěn)，染色達(dá)到平衡狀態(tài)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，如圖2所示。茜草染料染色在60 min時(shí)的K/S值最大為1.399。

圖2 染色時(shí)間對(duì)K/S值的影響

2.4 媒染劑用量的影響

配制0.6%濃度的茜草染液五份，浴比1:50，染色時(shí)間60 min，染色溫度60℃。結(jié)束后調(diào)整媒染溫度為30℃，染色時(shí)間30 min，加入不同劑量的媒染劑0 g/L、0.1 g/L、0.2 g/L、0.3 g/L、0.4 g/L。通過添加不同劑量的媒染劑，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得出，如圖3所示。隨著媒染劑用量的增加，茜草染料對(duì)于棉麻纖維的上染率增加，整體呈上升趨勢(shì)。在無媒染劑的條件下，茜草染料對(duì)于棉麻纖維的上染率較低。

圖3 媒染劑用量對(duì)K/S值的影響

2.5 染色牢度測試

染色牢度是指染色后的織物在使用或進(jìn)一步加工的時(shí)候，對(duì)抗外部因素的抵抗力，其中的檢驗(yàn)項(xiàng)目有耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度、耐干洗色牢度、日曬色牢度等，通常進(jìn)行色牢度試驗(yàn)時(shí)，是染色物的變色程度和對(duì)貼襯物的沾色程度，對(duì)色牢度評(píng)級(jí)，除耐光色牢度為八級(jí)外，其余均為五級(jí)。級(jí)數(shù)越高，表示色牢度越好。文章主要測試茜草染色棉麻織物的耐摩擦色牢度和耐洗色牢度。

經(jīng)上述測試結(jié)果得出：改性前，棉麻織物的耐摩擦牢度為2級(jí)，耐洗色牢度為2級(jí)，加入媒染劑之后，牢度提升為3級(jí)，而改性后，棉麻織物的耐摩擦牢度為3級(jí)，耐洗色牢度也為3級(jí)，加入媒染劑之后，色牢度可以提升至4級(jí)，通過對(duì)比改性前后的色牢度可以發(fā)現(xiàn)，改性后的棉麻織物的色牢度普遍強(qiáng)于改性之前。

3 結(jié)語

殼聚糖改性之后的棉麻織物和改性之前的棉麻織物做對(duì)比，改性之后的茜草染料的上染率優(yōu)于殼聚糖改性之前，色牢度方面較之改性之前也有不同程度的提升。改性之后的織物染色和未改性加媒染劑的織物作對(duì)比，提升不是特別明顯。在茜草染色的單因素實(shí)驗(yàn)中可以看出，茜草染液的濃度和棉麻織物的上染率成正比，濃度越高，染色效果越好。探討溫度對(duì)染色效果的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)在75 ℃時(shí)，茜草染液染棉麻織物的色深值最高，最佳工藝為：染色溫度為75 ℃、染色時(shí)間為60 min、媒染劑檸檬酸0.4 g/L。改性后媒染的棉麻織物對(duì)于茜草染料的吸附最好。

未改性的棉麻織物的耐摩擦牢度和耐皂洗牢度為2級(jí)，棉麻織物經(jīng)過殼聚糖改性后，其耐摩擦牢度為3級(jí)，耐皂洗牢度為3級(jí)，棉麻織物經(jīng)過殼聚糖改性后，其染色的色牢度會(huì)提高1～2級(jí)。