研究与技术

蚕丝织物的诃子色素染色工艺

宋慧君, 高玉梅, 王 明, 茹飞龙, 张 宁

(河南工程学院 材料与化学工程学院,郑州 450007)

摘要:研究了染色工艺条件对蚕丝织物的诃子色素直接染色上染百分率的影响,以及媒染剂质量分数和染色方法对蚕丝织物表观色深的影响,测试最佳染色工艺条件下染色蚕丝织物的颜色特征和色牢度。结果表明,诃子色素直接染蚕丝织物的最佳工艺条件为pH4,保温染色温度85 ℃,保温染色时间40 min;氯化铈、氯化镧、硫酸铝作媒染剂,最佳染色方法为后媒染色法,最佳质量分数为4%(o.w.f),浴比1︰50;氯化钙作媒染剂,最佳染色方法为同浴媒染法,最佳质量分数为2%(o.w.f),浴比1︰50。媒染剂影响织物的颜色特征值,媒染染色可提高染色蚕丝织物的色牢度,丰富染色织物的色谱。

关键词:诃子色素;蚕丝;染色;媒染剂;上染百分率

随着人们生活质量的提高,人们对纺织品的要求也越来越高,要求产品不仅能满足人们较高的审美要求,而且还要舒适、对人身体无害、绿色无污染,甚至希望纺织品有一定的保健功能[1]。在这种大背景下,人们对天然色素在纺织品上应用的兴趣越来越浓[2-3]。但天然色素染色存在色谱不全,拼色困难等缺点[4-5],因此需要开发更多种类的天然色素,以丰富天然色素染色产品的色谱。

诃子是使君子科植物诃子或绒毛诃子的果实,是中药的常用药。诃子含有鞣质、多酚、多糖、挥发油等化学成分[6],具有抑菌[7]、提高免疫力、抗肿瘤、保护心肌和肝脏、清除自由基等功效[8]。诃子色素是从诃子中提取的植物天然色素,诃子的主要色素成分也是诃子的活性成分,诃子色素染色可赋予织物一定的药物保健作用,此外诃子色素还具有一定的紫外线吸收性能,诃子色素染色织物具有良好的抗紫外线性能[9]。蚕丝织物具有柔和悦目的光泽、平滑柔软的手感,穿着滑爽舒适,是高档的服装面料,深受消费者的喜爱。诃子色素用于蚕丝织物染色,两者的优点完美结合,满足人们对环境保护的要求及对高档织物的追求。本文优化诃子色素直接染蚕丝的工艺条件及不同媒染剂适宜的媒染方法,测试最佳染色工艺条件下染色蚕丝织物的颜色特征和色牢度,为蚕丝织物的诃子色素染色奠定基础。

1 实 验

1.1 材料与仪器

材料:蚕丝素绉缎练白绸(市售),诃子色素(河南中大恒源生物科技有限公司),氯化铈、氯化镧、硫酸铝、氯化钙均为分析纯(市售),中性洗涤剂、36%醋酸溶液。

仪器:振荡水浴锅(上海一派印染技术有限公司),TU-1800紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司),CE-7000A高精度测色仪(沈阳彩普科技有限公司),YG 611L型日晒气候色牢度仪(莱州市电子仪器有限公司),PHS-3C型精密pH计(上海精学科学仪器有限公司),M571B型耐摩擦色牢度测试仪(青岛山纺仪器有限公司),SW-12A型耐洗色牢度试验机、YG631型汗渍色牢度仪、Y902型汗渍色牢度烘箱(温州方圆仪器有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 诃子色素直接染色

1)工艺处方:诃子色素相对织物质量分数3%(o.w.f),浴比1︰50。

2)工艺流程:染色(40 ℃入染→2 ℃/min升温至所需温度→保温染色一定时间)→2 ℃/min降温水洗→晾干。

1.2.2 预媒染色

1)工艺处方

媒染液处方:媒染剂x%(o.w.f),浴比1︰50。

染色液处方:诃子色素3%(o.w.f),浴比1︰50,pH4。

2)工艺流程:媒染处理(40 ℃入染→2 ℃/min升温至85 ℃→保温处理40 min)→降温水洗→染色(40 ℃入染→2 ℃/min升温至85 ℃→保温染色40 min)→降温水洗→中性皂洗→水洗→晾干。

1.2.3 同浴媒染

1)工艺处方:诃子色素3%(o.w.f),媒染剂x%(o.w.f),浴比1︰50,pH4。

2)工艺流程:染色(40 ℃入染→2 ℃/min升温至85 ℃→保温染色40 min)→降温水洗→中性皂洗→水洗→晾干。

1.2.4 后媒染色

1)工艺处方

染色液处方:诃子色素3%(o.w.f),浴比1︰50,pH4。

媒染液处方:媒染剂x%(o.w.f),浴比1︰50。

2)工艺流程:染色(40 ℃入染→2 ℃/min升温至85 ℃→保温染色40 min)→降温水洗→媒染处理(40 ℃入染→2 ℃/min升温至85 ℃→保温处理40 min)→降温水洗→中性皂洗→水洗→晾干。

1.3 染色效果测试

用TU-1800紫外可见分光光度计在最大吸收波长处测试染色前后染液的吸光度,按下式计算上染百分率(E):

(1)

式中:m、n分别为染色前后染液的稀释倍数,A0、A1分别为染色前后染液的吸光度。

颜色特征:用CE-7000A高精度测色仪测定染色后织物的K/S、a*、b*、c*、h*值。采用D65光源和10°观察角,每个试样测4次,取平均值。

耐皂洗色牢度:参照GB/T3921—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》进行测试。

耐摩擦色牢度:参照GB/T3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》进行测试。

耐水色牢度:参照GB/T5713—2013《纺织品 色牢度试验 耐水色牢度》进行测试。

日晒色牢度:参照GB/T8427—2008《纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度:氙弧》测试日晒20h后的色牢度。

2 结果与分析

2.1 直接染色工艺条件分析

2.1.1 染色温度对上染百分率的影响

诃子色素3%(o.w.f),pH4.5,浴比1︰50,保温染色40 min,保温染色温度对上染百分率的影响见图1。

图1 保温染色温度对上染百分率的影响
Fig.1 Effect of dyeing temperature on dye uptake

由图1可知,随着温度的升高,上染百分率逐渐增大,温度升高到85 ℃时,上染百分率最大。由于随着温度的升高,蚕丝纤维的溶胀程度提高,同时诃子色素分子热运动加剧,诃子色素在蚕丝纤维内部的扩散速率提高,上染百分率提高。温度升高到85 ℃后,继续升高温度,上染百分率反而下降,这是因为染色是放热反应,温度升高会使平衡上染百分率下降。因此,最佳染色温度为85 ℃。

2.1.2 pH值对上染百分率的影响

诃子色素3%(o.w.f),浴比1︰50,保温染色温度85 ℃,保温染色时间40 min,pH值对上染百分率的影响见图2。

图2 pH值对上染百分率的影响
Fig.2 Effect of pH value on dye uptake

由图2可知,诃子色素的上染率在pH4时最大;超过pH4后,随pH值升高诃子色素的上染百分率下降;升高到pH6时,诃子色素几乎不上染蚕丝。因为蚕丝的等电点在3.8~5.2,pH值大于等电点时,蚕丝带负电;诃子色素的主要成分是鞣质、多酚、多糖等,含有羧基、羟基,当升高到pH6时,诃子色素在溶液中电离带负电荷,所以色素与蚕丝之间存在较强的斥力作用。因此,最佳染色pH值为4。

2.1.3 保温染色时间对上染百分率的影响

诃子色素3%(o.w.f),pH4,浴比1︰50,保温染色温度85 ℃,保温染色时间对上染百分率的影响见图3。

图3 保温染色时间对上染百分率的影响
Fig.3 Effect of dyeing time on dye uptake

由图3可知,延长保温染色时间,诃子色素的上染百分率增大,保温染色时间延长到40 min后,继续延长保温染色时间,上染百分率几乎不变。表明保温染色40 min已达到染色平衡,因此保温染色时间以40 min为佳。

2.2 媒染剂及染色方法对织物K/S值的影响

天然染料染色织物的色牢度较差,通常需要采用媒染处理改善其色牢度差的缺点。传统的金属盐媒染剂含有重金属离子,会造成环境污染,本文选用绿色环保的氯化钙、氯化铈、氯化镧、硫酸铝为媒染剂。分别用预媒染色法、同浴媒染法、后媒染色法对蚕丝织物染色,染色方法及媒染剂对织物K/S值的影响见图4。

由图4可知,媒染剂质量分数及媒染工艺会影响染色蚕丝织物的表观色深K/S值。这是因为,媒染剂中的不同金属离子与染料、纤维间成不同的配位键结合。从节能减排的理念出发,以诃子色素质量分数不变,织物达到相同色深所用的媒染剂质量分数相对最少为选择依据。因此,最佳染色方法为氯化钙作媒染剂,质量分数2%(o.w.f),采用同浴媒染法;氯化铈、氯化镧、硫酸铝作媒染剂,质量分数均为4%(o.w.f),采用后媒染色法。不同媒染剂媒染所得蚕丝的K/S值是不同的。

2.3 染色织物的颜色特征值和色牢度

用氯化钙作媒染剂,质量分数为2%(o.w.f),采用同浴媒染色法;氯化铈、氯化镧、硫酸铝作媒染剂,质量分数均为4%(o.w.f),采用后媒染色法,测试染色织物的颜色特征值及色牢度,结果见表1。

图4 染色方法及媒染剂对织物K/S值的影响
Fig.4 Effect of dyeing method and mordant on K/S value of dyed silk fabric

表1 染色蚕丝织物的颜色特征值及色牢度
Tab.1 Color character values and color fastness of dyed silk fabric

媒染剂颜色特征a*b*c*h*耐皂洗色牢度/级变色沾色耐摩擦色牢度/级干摩湿摩耐水色牢度/级变色沾色日晒色牢度/级氯化钙2.76319.29219.48881.84944~54~544~54~54~5氯化铈1.73220.07720.15285.06944~554~54~54~54~5氯化镧1.80821.34321.41985.1594~54~554~54~54~54~5硫酸铝1.40324.00424.04586.6554~54~54~544~54~55无3.20219.59619.85580.7203~43~43~433~43~43

a*表示颜色的红绿色度值,a*值为正,表示色光偏红;a*值为负,表示色光偏绿。b*表示颜色的黄蓝色度值,b*值为正,表示色光偏黄;b*值为负,表示色光偏蓝。由表1可以看出,媒染剂影响染色蚕丝织物的颜色特征值,氯化钙作媒染剂,染色蚕丝织物的a*值有所降低,红光减小,b*值没有明显变化,鲜艳度c*值也没有明显变化;氯化铈作媒染剂,a*值明显降低,红光显著减小,b*值变化不大,鲜艳度c*值变化不大;氯化镧作媒染剂,a*值明显降低,红光显著减小,b*值增大,黄光增大,鲜艳度c*值也有所增大;硫酸铝作媒染剂,a*值显著降低,红光显著减小,b*值明显增大,黄光明显增大,c*值明显增大,鲜艳度明显提高。媒染剂不同,染色蚕丝织物的色相角h*不同,通过使用不同媒染剂,可以丰富诃子色素染色蚕丝织物的色谱。

由表1可知,媒染染色可提高染色蚕丝织物的色牢度。这是因为媒染剂的金属离子作为螯合环的中心离子,诃子色素的羟基及羰基,蚕丝的氨基、羰基及羟基作为配位体,蚕丝纤维、媒染剂及诃子色素之间形成了络合物,提高了染料与纤维的结合力,同时,染料发生络合后在水中的溶解度下降[4,10]。媒染剂不同,色牢度提高程度不同,分析认为是因为媒染剂不同,媒染剂、染料、纤维间的络合方式或结合方式不同,导致染料与纤维间的结合力不同。

3 结 论

1)采用单因素实验法研究染色工艺条件对诃子色素直接染蚕丝上染百分率的影响,得到诃子色素对蚕丝织物直接染色的最佳工艺条件为:染色温度85 ℃、pH4、染色时间40 min。

2)媒染剂种类、质量分数及染色方法影响染色织物的K/S值,氯化铈、氯化镧、硫酸铝作媒染剂,宜采用后媒染色法,媒染剂最佳质量分数为4%(o.w.f);氯化钙作媒染剂,宜采用同浴媒染法,最佳质量分数为2%(o.w.f)。

3)媒染染色可提高染色蚕丝织物的色牢度,媒染剂影响染色蚕丝织物的颜色特征值和色牢度,使用不同媒染剂可丰富染色蚕丝织物的色谱,从而为蚕丝织物的诃子色素染色奠定基础。

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The process for dyeing silk fabric with terminalia chebula pigment

SONG Huijun, GAO Yumei, WANG Ming, RU Feilong, ZHANG Ning

(School of Material and Chemical Engineering, Henan University of Engineering, Zhengzhou 450007, China)

Abstract:This paper studied the effect of dyeing conditions on dye uptake of terminalia chebula pigment for silk fabric, and the effect of mordant mass fraction and dyeing methods on the color of silk fabric. Besides, the color feature and color fastness of dyed silk fabric under the optimum dyeing process were tested. Results show that the optimum dyeing process for the direct dyeing of silk fabric with terminalia chebula pigment is as follows: pH value 4, dyeing temperature 85 ℃ and dyeing time 40 min. Cerium chloride, lanthanum chloride and aluminum sulfate serve as the mordant, the optimum dyeing method is post-mordant dyeing method, the optimal mass fraction is 4% (o.w.f), and liquor ratio is 1︰50. When calcium chloride is used as the mordant, the optimum dyeing method is one bath mordant method, the optimal mass fraction is 2% (o.w.f), and liquor ratio is 1︰50. The mordant can affect color character value of dyed silk fabric, and mordant dyeing can improve the color fastness and enrich colors of dyed silk fabric.

Key words:terminalia chebula pigment; silk; dyeing; mordant; dye uptake

DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2017.05.001

收稿日期:2016-08-29;

修回日期:2017-04-17

基金项目:河南省高等学校重点科研项目(17B540002)

作者简介:宋慧君(1969),女,教授,博士,主要从事纺织品染色和印花的教学及科研。

中图分类号:TS193.2

文献标志码:A

文章编号:1001-7003(2017)05-0001-05 引用页码: 051101