可可殼色素對真絲織物染色性能研究

涂 超, 黎 謙

(武漢紡織大學 化學與化工學院, 武漢 430073)

研究與技術

可可殼色素對真絲織物染色性能研究

涂 超, 黎 謙

(武漢紡織大學 化學與化工學院, 武漢 430073)

為了研究天然染料可可殼色素對真絲織物的染色性能和染色真絲織物防紫外線性能，通過正交實驗方法獲得最佳染色工藝，并測定了不同染色真絲織物的紫外光透過率及UPF值。結果表明：可可殼色素直接染色的最佳工藝為色素相對真絲織物的質量分數2%，pH值5，時間60 min，溫度70 ℃，浴比1︰50，前媒法處理的最佳工藝條件為媒染劑質量分數2%，媒染時間30 min，媒染溫度70 ℃，浴比1︰50。真絲織物經過可可殼色素染色能提高紫外線防護性能，獲得較好的耐摩擦和耐皂洗色牢度，但是日曬色牢度較差。

天然染料; 可可殼色素; 絲綢; 媒染染色; UPF

天然染料的來源非常廣泛，主要從動植物及微生物中提取。經過天然染料染色的織物能呈現自然界的色彩、有的具有特殊芳香氣味，這是合成染料無法媲美的[1-4]。具有良好生物降解性和環境友好性的天然染料，近年來受到了廣泛關注[5-7]。

可可殼色素是將梧桐科植物可可樹的種皮經酸洗、水洗后，用堿性水溶液浸提、過濾、濃縮、精制、干燥而得的產物。可可殼色素屬于類黃酮多酚類，具有濃烈的可可香氣，主要用做食品著色劑，而在紡織品中的應用研究不多見。

蠶絲屬于蛋白質纖維，主要由絲膠和絲素組成，分子內有大量的氨基、羧基等親水性基團，可以與可可殼色素的酚羥基以離子鍵及其他分子間力的結合，這為可可殼色素對蠶絲纖維進行染色提供了可能[8-9]。本文擬優化可可殼色素的直接染色和前媒染色工藝，并對真絲織物的紫外線防護性、耐摩擦和耐皂洗色牢度進行測試，為可可殼色素對真絲織物染色做一些基礎工作。

1 實 驗

1.1 材料、藥品與儀器

材料：可可殼色素(市售)，蠶絲縐緞(平方米質量80 g/m2，江蘇金頓有限公司)。

藥品：媒染劑硫酸亞鐵、氯化鋅(分析純，國藥集團化學試劑公司)。

儀器：AS-12常溫振蕩染色機(廈門瑞比精密儀器有限公司)，TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)，PHS-3C酸度計(上海雷磁有限公司)，SPF600測配色儀(美國Data color公司)，Y571耐摩擦色牢度儀(南通寶來設備有限公司)，SW-12A耐洗色牢度儀(南通宏大實驗儀器有限公司)，DHG-9020A電熱鼓風干燥箱(上海精宏儀器有限公司)，Xe-1氙燈試驗箱(美國Q-Lab公司)，HD902C防紫外線透過及防曬保護測試儀(南通宏大實驗儀器有限公司)。

1.2 測試方法

1.2.1 染色液吸光度測試

使用TU-1901型雙光束紫外可見分光光度計測定可可殼色素溶液經稀釋后在最大吸收波長下的吸光度。

1.2.2 防紫外線測試

按照GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評定》測試。

1.2.3K/S值測試

將染色真絲織物試樣折疊成3層，使用SP600型電腦測色儀測定試樣上不同的4個點K/S值及各項顏色指標，條件為D65光源，10°視角，求其平均值。

1.2.4 染色牢度

耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度、日曬色牢度分別按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》、GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》、AATCC TM 16—2003《耐光色牢度》測定和評定。

2 結果分析

2.1 可可殼色素的吸收光譜曲線

將可可殼色素配制成質量濃度為1 g/L的溶液，用紫外-可見光分光光度計測試，結果如圖1所示。

由圖1可知，可可殼色素的最大吸收波長是470 nm，其在可見光區的吸收曲線呈平緩的趨勢，且具有紅光的吸收特征。可可殼色素在紫外光區有吸收峰值，其染色真絲織物可能有一定的抗紫外能力。該色素在低濃度呈淡紅色的澄清溶液，高濃度時為暗紅色。

圖1 可可殼色素吸收光譜曲線Fig.1 Absorption spectrum curve of cacao shell pigment

2.2 可可殼色素直接染色上染速率曲線

可可克色素相對真絲織物的質量分數為2%(o.w.f)，pH值5，溫度60 ℃，浴比1︰50，測定不同時間可可殼色素的上染率，結果如圖2所示。

圖2 可可殼色素對絲綢的上染速率Fig.2 Curve of the dyeing rate of cacao shell pigment for silk

由圖2可知，隨著時間的增加，可可殼色素對真絲織物的上染率不斷上升，當時間達到60 min后，上染率上升速率顯著下降。上染率最高可達70%左右。

2.3 可可殼色素直接染色正交試驗

根據染色的影響因素設計正交實驗，浴比1︰50，真絲織物質量為1 g。測定各試樣的K/S值，結果如表1所示。

表1 可可殼色素直接染色正交實驗結果

由表1可見，對真絲織物表觀色深影響因素的大小順序為：色素用量>染色時間>pH值>溫度。隨著色素相對真絲織物的質量分數和染色時間的增加，蠶絲纖維上吸附的染料分子增多，真絲織物K/S值也隨之增加，從而提高了織物的表觀色深。

2.5 可可殼色素前媒染色

采用L9正交實驗方法，對媒染劑質量分數2%、3%、4%，媒染時間30、45、60 min，媒染溫度70 ℃、80 ℃、90 ℃，浴比1︰50進行前媒處理，之后按色素相對真絲織物的質量分數為2%(o.w.f)，溫度70 ℃，60 min，浴比1︰50的工藝條件染色，通過測定樣品的L，a，b值計算出C*和H*，實驗結果如表2、表3所示。

由表2、表3可以看出，媒染溫度對實驗結果有顯著影響。溫度升高，L、C*、H*值均降低，樣品顏色變淺，艷度降低。媒染時間增加，K/S值先上升又下降，L值和H*值先降低后升高。K/S值隨著媒染劑質量分數增加先上升后下降。這主要是由于金屬離子與天然染料的配位反應有限，過量的金屬離子反而會降低絡合能力。Zn2+和Fe2+作為金屬媒染劑，與配位體生成“染料—金屬—纖維”的不溶性絡合物，對染料的色相影響不大，其與染料和纖維均有較高的絡合能力，而經Fe2+媒染的樣品K/S值高于Zn2+，也說明Fe2+離子的絡合能力高于Zn2+離子[10]。綜合考慮，前媒染色最佳條件為：媒染劑質量分數2%，媒染時間30 min，媒染溫度70 ℃。

表2 硫酸亞鐵媒染染色結果

表3 氯化鋅媒染結果

2.6 染色真絲織物防紫外線透過測試

分別按照直接染色(色素相對真絲織物的質量分數0.5%～2%，溫度70 ℃，時間70 min，pH值5，浴比1︰50)和前媒染色(媒染劑質量分數為2%，媒染時間30 min，媒染溫度70 ℃，浴比1︰50處理后按色素相對真絲織物的質量分數為2%，溫度70 ℃，60 min，浴比1︰50)整理真絲織物，測試防紫外線性能，如表4所示。

由表4可知，真絲織物經過直接染色處理，紫外線透過率和UPF值呈現明顯增大趨勢。織物UPF值隨著顏色變深而增大，說明顏色深的織物能有效阻擋紫外線的透過，原因可能是顏色深的織物存在一定的共軛效應，容易吸收更多紫外線[11]。使用金屬離子進行前媒處理能在一定程度上提高防紫外整理效果，金屬離子用量越多，UPF值提高越多，而且Fe2+前媒處理的織物防護性要略好于Zn2+。UVA和UVB值變化規律與UPF值對應，顏色越深，紫外線透過率越低。

表4 染色處理前后真絲織物防紫外線性能

2.7 可可殼色素染色真絲織物的色牢度分析

在染色溫度70 ℃，染色時間70 min，pH值5，浴比1︰50的條件下，改變色素相對真絲織物的質量分數，對真絲織物進行染色，測試真絲織物耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度(40 ℃，30 min)，結果如表5所示。

表5 不同質量分數可可殼色素染色真絲織物的色牢度

由表5可知，可可殼色素染色真絲織物有較好的干摩擦色牢度，均為5級，濕摩擦色牢度要略差，色素用量增大對干摩擦色牢度沒有影響，但會使濕摩擦色牢度下降。耐皂洗色牢度測試中絲沾色與變色級別要低于棉。色素用量對棉襯布沾色和變色級別影響較小，但是用量提高，會使真絲織物襯布的沾色和變色級別下降。可可殼色素染色真絲織物日曬色牢度較差，但是金屬離子媒染能一定程度改善這種狀況。

3 結 論

1)通過正交實驗優化可可殼色素直接染色的最佳工藝為：可可殼色素相對真絲織物的質量分數2%，pH值5，時間60 min，溫度70 ℃，浴比1︰50。

2)優化得到硫酸亞鐵、氯化鋅前媒染色最佳工藝為：媒染劑質量分數2%，媒染時間30 min，媒染溫度70 ℃。經Fe2+媒染的樣品K/S值高于Zn2+，最大吸收波長出現改變(Fe2+媒染織物為430 nm，Zn2+媒染織物和未媒染均為470 nm)。

3)真絲織物經過染色處理，能有效提升防紫外性能，且顏色越深，效果越好。

4)可可殼色素染色蠶絲織物可獲得較好的耐摩擦色牢度，但色素相對真絲織物的質量分數增加會使耐皂洗色牢度變差。金屬離子媒染能略微提升日曬色牢度。

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Research on Dyeing Behavior of Silk Fabrics with Cacao Shell Pigment

TU Chao, LI Qian

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan 430073, China)

To study the dyeing behavior of silk fabrics with natural dye cacao shell pigment and ultraviolet-proof performance of dyed silk fabrics, this paper obtains the optimal dyeing process with orthogonal test method and determines UV-light transmittance and UPF value of different dyed silk fabrics. The result shows that the optimal process of direct dyeing with cacao shell pigment is as below: mass fraction of pigment phase to silk fabrics: 2%, pH 5, time 60 min, temperature 70 ℃, bath ratio 1︰50; optimal process conditions of pre-mordant processing method is as below: mass fraction of mordant: 2%, mordant dyeing time 30min, mordant dyeing temperature 70 ℃, bath ratio 1︰50.Silk fabrics can have an improved ultraviolet protection property and obtain good color fastness to rubbing and washing after dyeing with cacao shell pigment, but have a poor light fastness.

natural dye; cacao shell pigment; silk fabric; mordant dyeing; UPF

doi.org/10.3969/j.issn.1001-7003.2015.05.001

2014-11-27;

2015-01-13

“紡織之光”應用基礎研究項目和湖北省科技支撐計劃項目(2013BAA043)

TS193.2

A

1001-7003(2015)05-0001-05 引用頁碼: 051104