中藥青黛對水刺滌綸無紡布的還原染色工藝研究

汪大駱 ，常鳳鑫 ，張瑞萍

（1.南通大學杏林學院，江蘇南通 226019；2.南通大學紡織服裝學院，江蘇南通 226017）

無紡布即非織造布，是直接利用高聚物切片、短纖維或長絲通過氣流或機械成網，然后進行水刺、針刺或熱軋加固，最后經后整理形成的無編織布料，是經濟環保，具有柔軟、透氣和平面結構的新型纖維制品。無紡布的應用領域廣泛，適用于農用薄膜、制鞋、制革、床墊、子母被、裝飾、化工、印刷、汽車、建材、家具，服裝襯布，醫療衛生一次性手術衣、口罩、帽、床單，酒店一次性臺布，美容、桑拿乃至時尚禮品袋、精品袋、購物袋、廣告袋等。目前有色無紡布采用合成染料對纖維色母粒進行染色。

隨著歐盟禁用染料法規的頒布和人們對環保的關注，合成染料的安全性越來越受到消費者的質疑。而天然染料主要從植物、動物或礦產資源中獲得，生物降解性好，與環境相容性好，對人體無毒無害，很少或沒有經過化學加工。特別是從中草藥提取的染料，不僅對織物有著色效果，而且可使染色后的織物對人體有特殊的保健功能［1］。

醫用無紡布、面膜等化妝品及美容無紡布的需求量日益增加，但以天然染料染色的具有保健功能的無紡布未見報道。本實驗從中藥青黛中提取天然色素靛藍，以環保型葡萄糖為還原劑，研究無紡布的中藥青黛染色工藝，為開發保健的染色無紡布產品提供參考［2-4］。

1 實驗

1.1 材料及儀器

織物：滌綸水刺無紡布（PET）。

藥品：中藥青黛（南通百姓緣大藥房），氫氧化鈉、鹽酸、乙酸、葡萄糖（均為分析純，南通默克化學試劑公司）。

儀器：ECOdyer XC-F1 全能型試色機（廈門瑞比精密機械有限公司），Datacolor SF650測色配色儀［德塔顏色商貿（上海）有限公司］，SHA-C水浴恒溫振蕩器（金壇市恒豐儀器廠），EL30 電子天平［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］，GYROWASH415水洗/干洗色牢度機，YB571Ⅱ預置式染色摩擦牢度儀（溫州大榮紡織標準儀器廠）。

1.2 實驗方法

1.2.1 青黛的還原方法

采用干缸法還原，氫氧化鈉為堿劑，葡萄糖為還原劑，料液比1∶50，還原溫度60 ℃，還原時間30 min，還原液呈黃色［5］。

1.2.2 青黛的染色方法

無紡布織物1 g，用乙酸調節染液pH=4.0～13.0，青黛5%～30%（omf），浴比1∶50，溫度100～130 ℃，時間30～90 min。

在染浴中投入無紡布，從室溫逐步升溫至所需溫度，保溫。染色后氧化、皂洗、水洗、烘干。

1.3 測試

1.3.1 顏色指標

采用測色配色儀在D65光源、10°視角下測試K/S值、L、a、b、ΔE、λmax值［4］。每個試樣測3次，取平均值。

1.3.2 染色牢度

按照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測定耐摩擦色牢度；按照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》測定耐皂洗色牢度。由CIELAB公式根據ΔE進行自動評級。

2 結果與討論

2.1 青黛的還原工藝

固定染色條件：青黛10%（omf），浴比1∶50，用乙酸調節pH=7.0，120 ℃，60 min。

2.1.1 還原劑用量

由表1可知，隨著還原劑用量的增加，染色無紡布的色深K/S值沒有與之線性相關。這是因為青黛中的色素主要是靛藍，在染液中存在以下4種狀態［6］：

表1 還原劑用量對織物染色性能的影響

當還原劑用量少時，被還原的靛藍較少，織物的色深K/S值小，顏色淺。參與還原反應的堿劑少，多余的堿劑將還原態隱色酸（Ⅱ）轉化為雙酚鈉離子隱色體（Ⅲ）。染液中的染料以氧化態靛藍（Ⅰ）和雙酚鈉離子隱色體（Ⅲ）的形式存在，這兩種狀態的染料對無紡布的親和力和直接性較小，所以染色無紡布的色深偏小。但還原劑用量過多，也會發生過還原，影響染料對無紡布的上染。綜上，還原劑葡萄糖用量選擇20 g/L。

2.1.2 堿劑用量

由表 2 可知，當堿劑用量為5～10 g/L 時，色深K/S值隨著堿劑用量的增加而增大。這是因為堿劑用量增加，更多的靛藍染料被還原為隱色體。堿劑用量為10 g/L 時，K/S值最大。隨著堿劑用量的進一步增加，靛藍染料隱色酸逐漸轉化為單酚和雙酚鈉離子隱色體，離子態的隱色體對滌綸無紡布親和力較低，因此染色織物的K/S值降低。綜上，堿劑用量選擇10 g/L。

表2 堿劑用量對織物染色性能的影響

2.2 青黛的染色工藝

固定還原條件：氫氧化鈉10 g/L，葡萄糖20 g/L，料液比1∶50，60 ℃還原30 min。

2.2.1 染浴pH

由表3可知，當pH小于6.0時，染浴呈弱酸性，染色織物的K/S值都較高。這是由于此時靛藍的隱色酸對滌綸無紡布的親和力較高。靛藍的隱色酸結構類似于分散染料，其上染機理類似于分散染料上染滌綸，隱色酸上的羥基與滌綸無紡布上的酯基、芳香環形成氫鍵是靛藍上染滌綸無紡布的主要原因［7］。綜上，染浴pH選擇6.0。

表3 染浴pH對織物染色性能的影響

2.2.2 染色溫度

由表4可以看出，隨著染色溫度的升高，染色織物的K/S值逐漸增大，得色量增大，這是由于分散染料染滌綸按自由體積模型擴散，溫度升高，滌綸的無定形區分子鏈段運動加劇，有利于染料上染［8-9］。對比120和130 ℃的染色織物，色深K/S值更好的是130 ℃。綜上，染色溫度選擇130 ℃。

表4 染色溫度對織物染色性能的影響

2.2.3 染色時間

由表5可知，染色織物的K/S值隨著時間的延長呈下降趨勢。因此，染色時間選擇30 min。

表5 染色時間對織物染色性能的影響

2.2.4 染料用量

由表6可知，隨染料用量的增加，染色織物的K/S值增大。靛藍的隱色酸類似于分散染料，染色機理類似于分散染料對無紡布（PET）染色，上染方式符合能斯特吸附等溫線。染料用量為10%～30%（omf）時，染色織物的色深未得到改善，且染浴中有染料殘留。綜上，染料用量選擇10%（omf）。

表6 染料用量對織物染色性能的影響

2.3 染色牢度

由表7可知，用青黛染色的滌綸無紡布織物具有較高的色牢度，能夠滿足染色產品對色牢度的要求。

表7 青黛染色無紡布的染色牢度

3 結論

（1）采用青黛還原法染無紡布，優化的還原條件為：氫氧化鈉10 g/L，葡萄糖20 g/L，60 ℃，30 min，料液比1∶50；優化的染色條件為：青黛10%（omf），pH=6.0，溫度130 ℃，時間30 min，浴比1∶50。

（2）采用青黛還原法染無紡布的耐干摩擦色牢度為 4～5 級，耐濕摩擦色牢度為 3～4 級，耐皂洗褪色牢度4～5 級，棉滌沾色牢度均為5 級，能夠滿足染色無紡布對色牢度的要求。