蠶絲織物食用靛藍色素染色工藝研究

張 偉

(鹽城紡織職業技術學院 輕化工程系，江蘇 鹽城 224005)

蠶絲織物食用靛藍色素染色工藝研究

張 偉

(鹽城紡織職業技術學院 輕化工程系，江蘇 鹽城 224005)

傳統還原靛藍染料易損傷蠶絲纖維而不適合蠶絲織物染色，研究采用食用靛藍色素對蠶絲織物進行染色，達到了還原靛藍的染色效果。結果表明，在染料質量濃度0.4 g/L的情況下，靛藍色素對蠶絲織物的最佳染色條件為：pH6，電解質硫酸鈉質量濃度15 g/L，染色溫度80 ℃，染色時間60 min。染色后，靛藍色素色相與還原靛藍接近，實現了蠶絲織物染色后的靛藍效果。在最佳工藝條件下并經簡單的固色處理后，靛藍色素對蠶絲織物的染色后上染率、勻染性、色牢度均達到加工和服用要求。

靛藍色素；蠶絲織物；色牢度；勻染性

蠶絲屬蛋白質纖維。蠶絲纖維分子結構中，既含有酸性基團(—COOH)，又含有堿性基團(—NH2—OH)，呈兩性性質。酸和堿都會促使蠶絲纖維水解，水解程度與溶液的pH值、處理的溫度時間和溶液的濃度都有很大關系。酸對絲素的作用較堿弱。目前蠶絲纖維主要用酸性染料和活性染料進行染色。

還原靛藍的分子結構中含有羰基，染色時需要在強還原劑和堿性條件下，將染料還原成可溶性的隱色體鈉鹽才能上染纖維，隱色體上染纖維后再經氧化，重新轉變為原來不溶性的染料而固著在纖維上。目前靛藍廣泛應用于纖維素織物尤其是純棉牛仔布的著色，經過染料的還原和溶解、隱色體上染、隱色體氧化、后處理4個步驟，從而達到染色的目的，其獨特的風格風靡全球[1-5]。文獻[6-7]報道了還原靛藍對蠶絲的染色工藝研究，發現還原靛藍的堿性染色條件難免會對纖維造成損傷，影響最終產品的質量和風格。

從分子結構(圖1)上看，靛藍色素與還原靛藍結構相似，與還原靛藍相比，靛藍色素在苯環2位上多了兩個磺酸基。從染料化學理論可以分析，靛藍色素應屬于酸性染料，可以通過離子鍵上染羊毛纖維，另外，磺酸基為特殊助色團，它的存在只增加染料的水溶性，對發色基團并無顯著影響。因此，理論上可以用靛藍色素對羊毛纖維染色，并能染出還原靛藍效果。那么，靛藍色素是否也能用于蠶絲織物的染色，并染出還原靛藍效果呢？本研究采用食品工業中常稱為靛藍色素的靛藍二磺酸鈉對蠶絲織物進行染色，探討染色的最佳工藝條件，以期利用蠶絲與靛藍的特殊理化性能，在蠶絲織物上再續世人“藍色情緣”和“牛仔情緣”的愿望。

圖1 分子結構Fig.1 Molecular structure

1 試 驗

1.1 試驗材料與儀器

試驗材料：精練蠶絲織物，150 g/m2純棉漂白布，靛藍色素(珠海錦田天然色素有限公司)，還原靛藍(廣東齊云生物技術有限公司)，固色劑WS(鹽城市美豐助劑有限公司)，硫酸、硫酸鈉、燒堿、保險粉(分析純，天津永大化學試劑有限公司)。

試驗儀器：YP102N電子天平(上海天平儀器廠)，721型光電分光光度儀(上海天美科學儀器有限公司)，Datacolor 600分光光度儀(瑞士Datacolor公司)，HH-S型恒溫水浴鍋、SW-12A型耐洗色牢度儀、Y571B型摩擦牢度儀(南通三思公司)。

1.2 試驗方法

靛藍色素質量濃度0.4 g/L，浴比1∶50，調節pH值為2～7，加鹽0～20 g/L，40 ℃入染，升溫至一定溫度，染色一定時間取出，水洗。

1.3 測試方法

1.3.1 顏色參數

用Datacolor 600分光光度儀對染色織物進行顏色參數a、b、h、K/S的測定。其中a為紅綠方向顏色參數，b為黃藍方向顏色參數，h為色相角，K/S為染色深度。測色條件為D65光源，10°視場。

1.3.2 摩擦牢度

按GB/T3920－1997《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定。1.3.3 耐洗牢度

按GB/T3921.1－1997《紡織品 色牢度試驗 耐洗色牢度：試驗1》測定。1.3.4 上染率(E)

采用殘液比色法測定，染液的吸光度在72l型光電分光光度儀上測定，采用lcm的比色皿，E按式(1)計算：

式(1)中：A0和A1分別為染色前后染液的吸光度。

1.3.5 勻染性

2 結果與討論

2.1 靛藍色素的上染性能

2.1.1 染浴pH值對染色深度的影響

在靛藍色素質量濃度0.4 g/L，浴比1∶50，鹽20 g/L，染色溫度80 ℃，為染色60 min條件下，對蠶絲織物進行染色，染浴pH值對染色深度的影響結果見圖2。從圖2可以看出，染浴pH值小于6時，各酸性條件下染色深度相差不大，當pH值大于6后，染色深度下降明顯。又因為絲素對酸的穩定性比羊毛差，在強酸性條件下染色時，蠶絲的光澤、手感、強力都受到影響，所以將染色pH值定為6較合理。另外，絲素的等電點pH值為3.5～5.2，此時染料分子與蠶絲結合的形式有范德華力、氫鍵、離子鍵。

圖2 染色pH值對染色深度的影響Fig.2 Effects of dyeing pH values on dyeing depth

2.1.2 染色溫度對染色深度的影響

在靛藍色素質量濃度0.4 g/L，浴比1∶50，加鹽20 g/L，pH6，染色時間60 min條件下，對蠶絲織物進行染色，染色溫度對染色深度的影響結果見圖3。

由圖3可見，染色深度隨染色溫度的升高而增加。隨著溫度的升高，染料在染液中的聚集程度下降，同時，纖維的膨化程度提高，染料在纖維的吸附和向纖維內部擴散的速率加快。因為蠶絲織物一般比較輕薄，對光澤要求較高，表面容易擦傷，若長時間沸染，織物之間相互摩擦，易造成局部“灰傷”。所以染色不易選擇沸染。考慮到80 ℃以后染色深度增加較緩慢，溫度對染色深度的影響不明顯，所以選擇染色溫度為80 ℃。

圖3 染色溫度對染色深度的影響Fig.3 Effects of dyeing temperature on dyeing depth

2.1.3 染色時間對染色深度的影響

在靛藍色素質量濃度0.4 g/L，浴比1∶50，加鹽20 g/L，pH6，染色溫度為80 ℃條件下，對蠶絲織物進行染色，染色時間對染色深度的影響結果見圖4。由圖4可見，隨時間的增加，染色深度有增加的趨勢，且時間太長會影響蠶絲的手感和強力。最終，將染色時間定為60 min。

圖4 染色時間對染色深度的影響Fig.4 Effects of dyeing time on dyeing depth

2.1.4 電解質硫酸鈉質量濃度對染色深度的影響

在靛藍色素質量濃度0.4 g/L，浴比1∶50，pH6，染色溫度80 ℃，染色時間60 min條件下，電解質硫酸鈉質量濃度對染色深度的影響結果見圖5。從圖5可以看出，硫酸鈉對染色過程有促染效果，染色深度隨著硫酸鈉質量濃度的增加而增加，且速率先快后慢，在達到15 g/L后，影響效果不明顯。絲素的等電點pH值為3.5～5.2，染色pH值為6，在等電點以上，蠶絲與染料分子帶相同電荷，電解質的加入能夠對纖維上所帶的負電荷和染浴中染料所帶的負電荷起到屏蔽作用，大大降低染料上染纖維的障礙，起促染作用。當電解質硫酸鈉質量濃度達到15 g/L后，促染作用增加不明顯。

綜上可得，在染料質量濃度0.4g/L的情況下，靛藍色素對蠶絲織物的染色條件為，pH6，電解質硫酸鈉質量濃度15 g/L ，染色溫度80℃，染色時間60min。

圖5 電解質硫酸鈉質量濃度對染色深度的影響Fig.5 Effects of mass concentration of electrolyte sodium sulfate on dyeing depth

2.2 染色效果

對靛藍色素染色后的蠶絲織物和還原靛藍染色后的棉織物分別進行顏色參數a、b、h測試，結果如表1所示。從表1中數據可以看出，與還原靛藍染色比較，靛藍色素染色后黃藍顏色參數b相差不大，紅綠顏色參數a差別較大，靛藍色素染色效果比還原靛藍偏綠；總體上看，靛藍色素色相角h略小于還原靛藍色，但都在藍光范圍內，靛藍色素與還原靛藍色相接近，略微偏綠光。

表1 靛藍色素與還原靛藍染色后色相參數比較Tab.1 Comparison of hue parameters after dyed by Indigo Carmine and reduction indigo

從表2中數據可見，靛藍色素對蠶絲織物染色后，牢度較差，尤其是濕處理牢度，選用無醛固色劑WS進行初步的固色試驗，改善其染色牢度。改性染色后織物在2 %固色液中，浴比1∶50，40 ℃處理10 min，水洗，測試色牢度。經固色處理后，染色牢度能提高0.5～1級，基本達到服用要求。靛藍色素對蠶絲織物上染率高，染色過程染料利用率高，在優選的工藝條件下染后勻染性好，S(λ)為0.07。

表2 靛藍色素蠶絲纖維染色后質量指標Tab.2 Quality index of silk fi ber dyed with Indigo Carmine

3 結 論

1)在染料質量濃度0.4 g/L的情況下，靛藍色素對蠶絲織物的染色條件為：pH6，電解質硫酸鈉15 g/L，染色溫度80 ℃，染色時間60 min。

2)根據蠶絲與靛藍的特殊理化性能，利用靛藍色素染色后色相與傳統的還原靛藍色相接近，實現了蠶絲織物染色后的靛藍效果。

3)在最佳工藝條件下染色并經過簡單的固色處理后，靛藍色素對蠶絲織物的染色上染率、勻染性、色牢度均達到加工和服用要求。

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Research on dyeing process of Indigo Carmine on silk fabric

ZHANG Wei

(Department of Light-Chemical Engineering, Yancheng Textile Vocational and Technical College, Yancheng 224005, China)

Traditional reduction indigo dye is not suitable for silk fabric dyeing as it is easy to damage silk fabric. This study dyes silk fabric by using Indigo Carmine in order to realize dyeing effect of reduction indigo dye. The results show that, in the condition of 0.4 g/L dye concentration, the best dyeing conditions of indigo carmine for silk fabric are: pH value 6, mass concentration of electrolyte sodium sulfate is 15 g/L, dyeing temperature is 80 ℃ and dyeing time is 60 min. After the dyeing, hue of Indigo Carmine is close to reduction indigo dye, realizing indigo effects after being dyed with silk fabric. Under the optimum processing conditions,by a simple color fixing processing, exhaustion rate, levelness and color fastness can meet processing and wearing requirements.

Indigo Carmine; Silk fabric; Color fastness; Leveling property

TS195.6

A

1001-7003(2012)11-0015-03

2012-05-17；

2012-09-26

張偉(1982－ )，男，講師，主要從事生態印染加工技術研究。