靛藍隱色酸上染蠶絲的工藝研究

盧 明，劉一萍，張秀咪

(1.西南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，重慶 400716；2.東華大學(xué) 化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201620)

LU Ming1,2, LIU Yi-ping1, ZHANG Xiu-mi1

(1.College of Textile and Garments, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2.College of Chemistry, Chemical Engineering and Biotechnology, Donghua University, Shanghai 201620, China)

靛藍隱色酸上染蠶絲的工藝研究

盧 明1,2，劉一萍1，張秀咪1

(1.西南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，重慶 400716；2.東華大學(xué) 化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，上海 201620)

采用靛藍隱色酸上染蠶絲，并對染色工藝進行研究，分析保險粉質(zhì)量濃度、染浴pH值、染色溫度及鹽對上染性能的影響。結(jié)果表明，靛藍隱色酸能上染蠶絲，并在保險粉質(zhì)量濃度為3 g/L、染浴pH值為3時，上染性能最好；溫度對染料上染率有顯著影響，在90～100 ℃時，染料上染達到最高峰；鹽對靛藍隱色酸上染蠶絲無促染作用。

蠶絲；靛藍；隱色酸；染色

LU Ming1,2, LIU Yi-ping1, ZHANG Xiu-mi1

(1.College of Textile and Garments, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2.College of Chemistry, Chemical Engineering and Biotechnology, Donghua University, Shanghai 201620, China)

靛藍是一種古老的還原染料，具有經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于纖維素纖維的著色[1-3]。靛藍隱色體可以在酸性條件下轉(zhuǎn)化為隱色酸，微粒直徑一般為0.01μm。這種方法染色，在勻染和透染等性能方面，不僅遠比隱色體染色法優(yōu)越，也比懸浮體染色法優(yōu)良，而且隱色酸可以連續(xù)使用，便于節(jié)約染化料。靛藍隱色酸染色是在酸性條件下進行，適用于蠶絲的染色。同時，靛藍隱色酸不溶于水，對纖維無直接性，不受染料上染率的限制，可以任意拼用不同類的染料染色，有利于簡化和方便蠶絲與其他纖維混紡織物的染色[4-5]。本研究采用靛藍隱色酸上染蠶絲，研究各種染色工藝條件對纖維得色量的影響，確定染料上染的最佳工藝條件，以期能通過本研究產(chǎn)生一種新的使用靛藍上染蛋白質(zhì)纖維的染色工藝。

1 試驗部分

1.1 材 料

蠶絲(秋白)，靛藍(商品染料，泰豐泰興公司)；氫氧化鈉、保險粉、冰醋酸、氯化鈉，以上試劑均為化學(xué)純。

1.2 儀 器

高溫高壓染色小樣機(南通三思)、TU-1901紫外可見分光光度計(北京普析)、IS19-1積分球(北京普析)。

1.3 試驗方法

1.3.1 染色方法

1.3.1.1 靛藍的還原

靛藍先用燒堿、保險粉還原成染料隱色體。

1.3.1.2 靛藍隱色酸染液的制取

用醋酸調(diào)節(jié)染浴pH值，使靛藍隱色體遇酸轉(zhuǎn)化成為隱色酸。

1.3.1.3 染色蠶絲

在染浴中投入脫膠蠶絲纖維(浴比為1∶50)，在室溫下起染，逐步升溫到所需溫度，保溫30 min。

1.3.1.4 染色后處理

染色后維綸纖維經(jīng)還原、氧化、皂煮、水洗晾干后，測定其表面色深度K/S值。

1.3.2 表面色深度測定

用分光光度計測定纖維的反射光譜，在染料最大吸收波長處讀取反射率R %，用Kubelka-Munk公式計算表面色深度K/S值[6]。K/S值越大，顏色越深；反之，顏色越淺。

2 結(jié)果與討論

2.1 保險粉質(zhì)量濃度對染色的影響

靛藍隱色酸染色首先需要在堿性條件下用保險粉將靛藍轉(zhuǎn)化為靛藍隱色體。保險粉的質(zhì)量濃度將決定靛藍還原成隱色體的程度，進而影響染液中靛藍隱色酸的濃度，對纖維的上染有著決定性的作用。保險粉用量對染色效果的影響見圖1。

圖1 保險粉質(zhì)量濃度對染色深度的影響Fig.1 Effect of Mass Concentration of Sodium Hydrosul fi te on K/S Value of the Dyed Silk

圖1對應(yīng)的染色工藝是：染料質(zhì)量濃度為0.5 g/L，染浴pH值為3，染色溫度為100 ℃，保溫30 min。保險粉質(zhì)量濃度較少時，靛藍染料分子不能完全轉(zhuǎn)化為隱色體，也就不能在酸性條件下轉(zhuǎn)化為靛藍隱色酸，不能很好上染蠶絲。隨著保險粉質(zhì)量濃度的增加，染色后的蠶絲表面色深度逐漸提高，直至染浴中保險粉質(zhì)量濃度達到2 g/L，纖維的得色量不再明顯增加。但當保險粉的質(zhì)量濃度達到3.5 g/L時，出現(xiàn)了蠶絲纖維得色量的降低，表明保險粉質(zhì)量濃度過大，造成了靛藍不正常還原反應(yīng)。

2.2 染浴pH值對染色的影響

染浴的pH值會影響到染料隱色體、隱色酸的平衡關(guān)系，也必然會影響到染料對蠶絲纖維的上染性能。考慮到蠶絲纖維高溫下不耐堿，染浴選擇在酸性和近中性條件，即pH值為2～6。

由圖2可以看出，在pH值越大時，靛藍隱色體上染蠶絲的量較少，K/S值減小。隨著pH值從中性逐漸降低，上染量增加，在pH值為3時，達到最高量。此時，靛藍主要以隱色酸的形式存在，在染液中以懸浮顆粒存在，具有疏水性，所以染色機制類似于分散染料對纖維染色的自由體積模型。但當pH值為2時上染量下降，有可能是染浴中存在大量的氫離子，染料分子由于氫鍵等次價力而吸附氫離子帶正電荷；此時，染浴的pH值小于蠶絲纖維的等電點而使蠶絲纖維呈正電荷狀態(tài)，這樣隱色酸和蠶絲纖維相互產(chǎn)生庫侖斥力，導(dǎo)致上染率下降[7]。

圖2 染浴pH值對染色深度的影響Fig.2 Effect of pH Value of Dye Bath on K/S Value of the Dyed Silk

2.3 染色溫度對染色的影響

染色溫度是染整工藝中一個重要的工藝條件之一，控制好溫度，可以使纖維的得色量發(fā)生較大的改變。在保險粉的質(zhì)量濃度為3.0g/L、染液pH值為3的情況下，染色溫度對染色的影響見圖3。

圖3 染色溫度對染色深度的影響Fig.3 Effect of Dyeing Temperature on K/S Value of the Dyed Silk

圖3可以看出，隨著上染溫度的提高，蠶絲的K/S值增加，得色量增加。在溫度低于80 ℃時，纖維的上染量增加不顯著，但當染色溫度達到100 ℃時，纖維的K/S值最大，上染量最高。這是由于提高染色溫度可以增加染料的上染速度，同時促使纖維溶脹，染料分子易于進入纖維內(nèi)部，達到透染的目的。對于聚集傾向較大的染料，升高溫度可以降低其聚集度，有利于上染。需注意溫度越高，染料隱色酸越不穩(wěn)定，染色溫度控制在90～100 ℃較好[8]。

2.4 電解質(zhì)對染色的影響

電解質(zhì)在紡織品染色工藝中起著相當重要的作用，但對于不同的染料，電解質(zhì)的作用也各不相同。

在保險粉質(zhì)量濃度為3.0 g/L、染液pH值為3、染色溫度為100 ℃的情況下，研究了不同質(zhì)量濃度硫酸鈉對染色效果的影響，結(jié)果如圖4所示。電解質(zhì)在靛藍隱色酸上染蠶絲的染色工藝中幾乎沒有影響。

圖4 電解質(zhì)質(zhì)量濃度對染色深度的影響Fig.4 Effect of Mass Concentration of Electrolyte on K/S Value of the Dyed Silk

染料NazD在染液中解離為Na+離子和Dz-色素離子，鹽有促染或緩染作用的主要原因是它能降低上染過程中纖維表面電荷與染料色素離子的庫侖斥力和庫侖引力[9]。在酸性條件下，靛藍隱色酸染料分子基本上呈電中性狀態(tài)，即不存在上述問題，故電解質(zhì)對染料上染蠶絲的影響不明顯。

3 結(jié) 論

在酸性條件下，靛藍隱色體轉(zhuǎn)化為疏水性的隱色酸，靛藍隱色酸在染浴中不溶于水，呈非離子態(tài)的懸浮顆粒。采用靛藍隱色酸上染蠶絲，染色效果明顯，能夠獲得較好的上染率。最佳的染色蠶絲工藝條件是：在靛藍染料質(zhì)量濃度為0.2 g/L時，保險粉質(zhì)量濃度為3 g/L，染浴pH值為3，染色溫度為100 ℃。

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[3]FERBER K H. Toxicology of Indigo, A Review[J]. J Environ Pathol Toxicol Oncol, 1987(7): 73-84.

[4]薛迪庚.最新染料大全[M].北京：中國紡織出版社,1996：571.

[5]ABOZIN V G, KARPOV V V. Study of the Acid-base Properties of Leuco-acids of Indigo and Thioindigo, Ⅶ[J]. Z Prikl Khim, 1964, 37: 805-880.

[6]CONVERT R, SCHACHER L, VIALLIER P. An Application of the Kubelka-Munck Relationship to Calculate the Color Fastness of a Fabric[J]. Textile Res J, 1999, 69: 357-362.

[7]盧明.靛藍隱色酸對維綸的上染工藝[J].紡織學(xué)報，2009，30(7)：73-76.

[8]張健飛，侯叢，李秀珍.還原染料隱色酸對未改性丙綸織物染色的探討[J].印染，1999(12)：8-9.

[9]趙濤.染整工藝學(xué)教程(第二分冊)[M].北京：中國紡織出版社，2005：84-86.

The Process Research of Dyeing Silk with Indigo Acid-leuco

Indigo acid-leuco was used to dye silk. The dyeing and dyeing parameters such as mass concentration of sodium hydrosulfite, pH value of dye bath, dyeing temperature and salt were investigated. The results showed that: silk was successfully dyed with indigo acid-leuco. The dyeing performance of silk was best at sodium hydrosulfite 3 g/L and pH value 3. The temperature had remarkable effect on dye-uptake, the dyeuptake reached peak at 90-100 ℃. Meanwhile salt had no effect for dyeing silk with indigo acid-leuco.

Silk; Indigo; Acid-leuco; Dyeing

TS195.644

A

1001-7003(2010)12-0001-03

2010-06-03

盧明(1978－ )，男，講師，博士研究生，研究方向為紡織新材料和染整工藝等。