天然植物染料西紅花對真絲織物染色

柯貴珍

(武漢紡織大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，武漢 430073)

天然植物染料西紅花對真絲織物染色

柯貴珍

(武漢紡織大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，武漢 430073)

對西紅花色素的穩(wěn)定性，以及西紅花色素對真絲織物染色性能進(jìn)行了分析、探討，分別通過單因素實驗和正交實驗確定了直接染色和預(yù)媒染染色的工藝方案。實驗結(jié)果表明，西紅花色素對酸性環(huán)境和常見金屬離子有較好的穩(wěn)定性，對真絲織物染色具有較好的上染性能。

天然染料；西紅花；真絲織物；染色性能

西紅花是鳶尾科番紅花屬植物番紅花(Crocus sativusL.)的干燥柱頭。西紅花藥用范圍廣，具有活血通經(jīng)、養(yǎng)血袪瘀、消腫止痛等功能。西紅花酸(Crocetin)是西紅花的主要有效成分之一，具有不飽和共軛烯酸結(jié)構(gòu)，屬類胡蘿卜素物質(zhì)[1-2]。西紅花不僅藥用廣泛，療效顯著，還大量用于日用化工、食品、染料工業(yè)，是美容化妝品和香料制品的重要寶貴原料。因受來源的限制，西紅花目前用于染色的并不多[3]，為拓展其在染色方面的應(yīng)用，本研究對西紅花色素的穩(wěn)定性及其對真絲的直接染色和預(yù)媒染染色進(jìn)行了探討。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

織物：電力紡真絲織物(市購)。

藥品試劑：西紅花(市購)，乙酸、無水碳酸鈉、硫酸鋅均為分析純試劑。

1.2 實驗方法

1.2.1 西紅花色素的吸收光譜及穩(wěn)定性測定

將西紅花干藥材搗碎成細(xì)屑，于60 ℃水浴中浸提，在UV-2550型紫外可見光分光光度計上測試不同波長下西紅花提取液的光密度，并作出吸收光譜曲線。測西紅花提取液在不同濃度的金屬離子溶液中和不同pH值條件下的吸光度，觀察其穩(wěn)定性。

1.2.2 染色試驗

取1g西紅花置于100 mL水中，在60 ℃下水煮45 min后定容至100 mL，規(guī)定所得染液的質(zhì)量濃度為A，若所取的西紅花為1.5 g或0.5 g，那么染液質(zhì)量濃度即為1.5 A或0.5 A。采取不同的工藝條件對蠶絲織物進(jìn)行直接染色和預(yù)媒染染色，對染色織物的K/S值和色度指標(biāo)進(jìn)行評價分析。

1.2.3 K/S值測定

織物的染色效果按K/S值來分析。K/S值表示顏色的表觀深度，其大小用Kubelka-Munk公式來表示：

式中：K為吸收系數(shù)，S為散射系數(shù)，R為反射率。

用帶積分球和色彩分析軟件等附件的UV-2550型紫外可見光分光光度計測定，測量條件為CIE D65光源，10°標(biāo)準(zhǔn)視角。

1.2.4 染色牢度的測試

染色織物的皂洗牢度按GB/T 3921.1－1997《紡織品 色牢度檢測方法 耐洗色牢度的檢測方法》測定，摩擦牢度按GB/T 3920－1997《紡織品 色牢度的測試方法 耐摩擦色牢度的檢測方法》測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收光譜測定

將西紅花的水提取液稀釋后在波長為200～800 nm范圍內(nèi)用分光光度計測其吸光度。其光譜特征曲線如圖1所示，由圖可知西紅花色素的最大吸收波長在400 nm附近。

圖1 西紅花提取液的吸收光譜Fig.1 Absorption Spectrum of Saffron Extraction

2.2 色素穩(wěn)定性評價

2.2.1 常見金屬離子對色素穩(wěn)定性的影響

取西紅花提取液若干份，分別加入不同濃度的NaCl，KCl，CaCl2溶液，置于暗處，1 h后取樣測定其吸光度值，結(jié)果如表1所示。

表1 金屬離子對西紅花色素穩(wěn)定性的影響Tab.1 Effect of Metal Ion on Saffron Pigment Stability

由表1中數(shù)據(jù)可知，在試驗濃度范圍內(nèi)，西紅花提取液在添加NaCl，KCl，CaCl2后，溶液的吸光度值基本不變，說明Na+，K+，Ca2+離子對西紅花色素的影響不大。另外經(jīng)觀察，加入金屬離子西紅花色素溶液的顏色沒有發(fā)生改變，可見西紅花色素在常見金屬離子中的穩(wěn)定性較好。

2.2.2 pH值對色素穩(wěn)定性的影響

用HCl和NaOH溶液調(diào)節(jié)西紅花提取液的pH值，放置一段時間后測其吸光度值。觀察發(fā)現(xiàn)，在pH值為3，4.5，6，7，9.5，11，12時，吸光度分別為0.515，0.523，0.513，0.525，0.45，0.749，0.77。

可以看出，pH值在3～7范圍內(nèi)，西紅花提取液的吸光度變化不大，說明西紅花色素在弱酸環(huán)境內(nèi)較穩(wěn)定，隨pH值進(jìn)一步增加，吸光度略有下降。當(dāng)pH值為11，12時，吸光度值明顯增加，分析是由于提取液中的藏花酸結(jié)構(gòu)在強(qiáng)堿條件下發(fā)生變化所致。

2.3 天然染料西紅花直接染色實驗

對染液質(zhì)量濃度、染色溫度、pH值和染色時間對染色織物K/S值的影響分別進(jìn)行單因素分析。

2.3.1 染液質(zhì)量濃度對K/S值的影響

織物在室溫入染，浴比為1∶200，pH值為6，升溫至70 ℃，保溫染色30 min，水洗，晾干。測量在不同染液質(zhì)量濃度下染色織物的K/S值，結(jié)果如圖2所示。

圖2 染液質(zhì)量濃度對K/S值的影響Fig.2 Effect of Dye Mass Concentration on K/S Value

由圖2可以看到，染色織物的K/S值隨西紅花用量的增加而加深。染料分子從一個相進(jìn)入另一個相(從染液到纖維或從纖維到染液)的驅(qū)動力來源于染料在兩相中的質(zhì)量濃度梯度。隨染液質(zhì)量濃度的增加，更多的色素進(jìn)入到織物相，染色織物的顏色表觀深度隨之增加。

2.3.2 染色溫度對K/S值的影響

織物在室溫入染，染液質(zhì)量濃度1.0A，浴比為1∶200，pH值為6，室溫入染，升溫至一定溫度，保溫染色30 min，水洗，晾干。測不同溫度條件下染色織物的K/S值，結(jié)果如圖3所示。西紅花色素分子結(jié)構(gòu)較簡單，在較低的染色溫度下就可達(dá)到染色平衡，加上染色過程的放熱反應(yīng)導(dǎo)致染色溫度提高后上染量反而下降[4]。

2.3.3 染液pH值對K/S值的影響

染色條件為：織物在室溫入染，染液質(zhì)量濃度1.0 A，浴比為1∶200，升溫至70 ℃，保溫染色30 min，水洗，晾干。測不同pH值條件下染色織物的K/S值，結(jié)果如圖4所示。

圖3 染色溫度對K/S值的影響Fig.3 Effect of Dyeing Temperature on K/S Value

圖4 pH值對K/S值的影響Fig.4 Effect of pH Value on K/S Value

由圖4可以看出，西紅花染色試樣的K/S值隨pH值的升高而降低，在pH3時，試樣表面顏色最深。蠶絲纖維等電點在3.5～5.2，當(dāng)pH值小于等電點時，纖維分子帶正電荷，對西紅花色素的引力較大，得色量較高；當(dāng)pH值大于纖維等電點時，纖維帶負(fù)電荷，導(dǎo)致對西紅花色素的上染斥力增加，得色量也相應(yīng)較低。因此，染色pH值選擇3～4較合適[5]。

2.3.4 染色時間的影響

織物在室溫入染，染液質(zhì)量濃度1.0 A，浴比為1∶200，pH值為4.5，30 min內(nèi)升溫至90 ℃，保溫染色一定時間，水洗，晾干。測不同染色時間下染色織物的K/S值，結(jié)果如圖5所示。

K/S值隨染色時間的延長逐漸增加，最后趨于平衡。直接染色較合適的時間為50 min左右。

綜合上述結(jié)果，直接染色較為合適的條件為：染液質(zhì)量濃度1.0 A，染色溫度60 ℃，pH值3～4，染色時間50 min，浴比1∶200。

2.4 西紅花預(yù)媒染色

預(yù)媒染色的正交方案如表2所示。

將織物在50 ℃保溫預(yù)媒處理50 min，取出試樣置于染浴中，保持浴比1∶200，升溫至90 ℃，保溫染色30 min，水洗，晾干，測染色織物的K/S值，結(jié)果如表3所示。

圖5 染色時間對K/S值的影響Fig.5 Effect of Dyeing Time on K/S Value

表2 預(yù)媒染處理正交試驗Tab.2 Orthogonal Experiment List of Pre-mordant Dyeing Treatment

表3 預(yù)媒染染色結(jié)果直觀分析Tab.3 Results and Analysis of Pre-mordant Dyeing

由表3中的結(jié)果表明，染液pH值對染色織物的K/S值影響最大，其次是染液質(zhì)量濃度和媒染劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)。相比直接染色的結(jié)果，媒染劑有較為明顯的增深效果。上述因素的最佳組合為pH3，染液質(zhì)量濃度1.5 A，媒染劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4 %，與正交表中的實驗3相對應(yīng)，該組染色織物的K/S值為7.08，是最高值，表明正交實驗結(jié)果較為合理。

2.5 染色試樣色牢度測定

在直接染和預(yù)媒染最佳工藝條件下，對真絲織物進(jìn)行染色并測定織物的染色牢度，結(jié)果如表4所示。西紅花直接染色和鋅預(yù)媒染絲綢的皂洗變色牢度和摩

擦牢度普遍不高。由于西紅花色素分子中并不含與金屬離子形成絡(luò)合的基團(tuán)，因此，媒染劑對其色牢度的提高并不明顯。對于固色工藝能否提高其皂洗變色牢度則有待進(jìn)一步研究。

表4 西紅花染色試樣各項牢度的測試結(jié)果Tab.4 Dyeing Fastness of the Silk Fabric Dyed with Saffron

3 結(jié) 論

1)西紅花色素對一般金屬離子和酸性環(huán)境的穩(wěn)定性較好。

2)西紅花色素對真絲織物的直接染色性較好，較合適的染色條件為染液質(zhì)量濃度1.0 A，染色溫度60 ℃，pH3～4，染色時間50 min，浴比1∶200。

3)西紅花用鋅鹽媒染后K/S值明顯增加，但色牢度沒有改善。

[1]劉東博，潘明佳，張艷軍，等.西紅花酸主要藥理作用及其機(jī)制研究進(jìn)展[J].中草藥，2007，38(12)：1915-1917.

[2]楊英，趙煥君.中藥西紅花的研究進(jìn)展[J].中醫(yī)藥學(xué)刊，2006，24(12)：2324-2325.

[3]趙學(xué)恒，于伯齡.羊毛織物的藏紅花、蘇木紅、紅花素和咖啡色素的染色初探[J].北京服裝學(xué)院學(xué)報，1998，18(1)：89-91.

[4]周秋寶，余志成，陳瑩.紫草染料對真絲織物染色性能的研究[J].絲綢，2002(5)：22-24.

[5]龔熠，余志成.梔子色素的提取及其在真絲上的染色性能[J].絲綢，2004(6)：28-29.

Dyeing of Silk Fabric with Natural Plant Dye Saffron

KE Gui-zhen

(College of Textiles and Materials, Wuhan Textile University, Wuhan 430073, China)

The stability of saffron pigment and dyeing properties of saffron on silk fabric were investigated.Dyeing processes of direct dyeing and pre-mordant dyeing were selected by univariate analysis and orthogonal scheme. The results showed saffron pigment was stable to acidic condition and common metal ion and saffron dye had good dyeing properties to silk fabric.

Natural dye; Saffron; Silk fabric; Dyeing property

TS193.62；TS195.644

A

1001-7003(2010)12-0004-03

2010-05-10；

2010-07-20

柯貴珍(1976－ )，女，講師，主要從事紡織材料與紡織品整理研究。