植物染料固色工藝研究

張亞妮

（陜西省西咸新區(qū)秦漢新城管委會(huì)，陜西西安712000）

在人工化學(xué)合成染料出現(xiàn)之前，人們主要使用天然染料作為染色劑。相較于人工化學(xué)合成染料，天然染料在色號(hào)完整度、色澤鮮艷度、抗光照性能、抗水流沖洗性能上都較差，因此被逐漸代替。但是，在近代工業(yè)發(fā)展階段，人們?cè)絹?lái)越重視日常生活所接觸到的化學(xué)染料成分對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害。因此具有無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染以及生物相親性等特性的天然染料受到了人們的廣泛關(guān)注，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了第二次發(fā)展期。

天然染料核心化學(xué)成分有甲酮、葉綠素、二氫甲酮、靛類(lèi)、亞胺、蒽醌等。紅花植物中含有紅花紅和紅花黃兩種色素，在我國(guó)織物染料應(yīng)用歷史中占據(jù)了非常重要的地位。其中紅花黃色素的含量較高（分子式如圖1所示），且具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、親水性能好、萃取工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)；但是其在纖維中的親和度不高，應(yīng)用領(lǐng)域受到了限制。隨著科學(xué)水平的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)紅花黃色素對(duì)蠶絲、苧麻等織物纖維親和度較好，但是耐洗牢度性能較差。因此，為了提高紅花黃色素在苧麻、蠶絲等織物上的應(yīng)用范圍，采用雙官能團(tuán)環(huán)氧交聯(lián)劑EH作為固色劑，通過(guò)其偶聯(lián)作用，提高紅花黃色素與棉質(zhì)纖維之間的固化效果，達(dá)到固色的目的。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

商業(yè)漂白面細(xì)布作為織物，采購(gòu)于石家莊泰鴻布業(yè)有限公司；市場(chǎng)干紅花藥物，采購(gòu)于國(guó)內(nèi)某連鎖藥房；碳酸鈉化學(xué)試劑，采購(gòu)與阿拉丁公司，純度為分析純；商業(yè)交聯(lián)劑EH，采購(gòu)于紹興歐成化工有限公司；皂粉，采購(gòu)于當(dāng)?shù)啬尺B鎖超市。

圖1 紅花黃色素分子式

1.2 實(shí)驗(yàn)器材

P-AO/BO立臥式氣壓電動(dòng)小軋車(chē)（佛山市亞諾精密機(jī)械制造有限公司）；Hunter Lab UltarScan PRO測(cè)色儀（上海魯玟科學(xué)儀器有限公司）；Longcolor LD-360B型定形烘干機(jī)（廣州科聯(lián)精密機(jī)械有限公司）；SW-8A型耐洗色牢度實(shí)驗(yàn)機(jī)（南通三思機(jī)電科技有限公司）；Y751B型摩擦色牢度儀（溫州市大榮紡織儀器有限公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)取脫水干紅花200g，加入1000mL蒸餾水，在光滑的大理石研缽中搗碎，并在室溫環(huán)境中浸泡24 h。浸泡結(jié)束后，使用抽濾設(shè)備對(duì)干紅花/蒸餾水混合物進(jìn)行過(guò)濾，并對(duì)干紅花濾餅進(jìn)行3次重復(fù)洗滌，將浸漬液收集作為染料液使用。稱(chēng)取一定體積染料液和一定尺寸織物在75℃條件下浸染30 min，以90%的軋余率軋除染料液，在50℃真空干燥箱內(nèi)烘干。隨后使用交聯(lián)固色液對(duì)織物二次重復(fù)性浸軋，每次軋余率控制在90%。然后使用軋烘方法在不同的工藝條件下對(duì)交聯(lián)固色的工藝條件進(jìn)行摸索，考察交聯(lián)溫度、交聯(lián)劑添加量、堿性物質(zhì)添加量對(duì)交聯(lián)性能的影響，探求最佳的固色條件。得到的染色織物在5 g/L的皂粉溶液中不斷煮洗5 min，然后清洗、晾干。以L*（亮度）、C*（彩度）、H*（深色度）、K/S（表觀色深）等固色織物的顏色特征值為考察指標(biāo)，進(jìn)行工藝條件篩選。織物的皂洗牢度和摩擦牢度根據(jù)GB/T3920-1997方法檢測(cè)[11]。

2 結(jié)果與討論

2.1 烘焙溫度對(duì)交聯(lián)固色效果的影響

固定固色液中交聯(lián)劑EH濃度為40 g/L，碳酸鈉濃度為10 g/L，二次重復(fù)性浸軋后的烘焙溫度分別設(shè)置為50 ℃、70 ℃、90 ℃、110 ℃、130 ℃、150 ℃，對(duì)得到的染色織物進(jìn)行顏色特征值檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。從紅花黃色素的分子式結(jié)構(gòu)來(lái)看，紅花黃色素的熱穩(wěn)定性較好，從表1可以看出，隨著烘焙溫度的增加，交聯(lián)劑EH中的環(huán)氧基官能團(tuán)充分發(fā)揮交聯(lián)作用將紅花黃色素中的羥基與棉質(zhì)纖維中的羥基以碳氧醚鍵官能團(tuán)的方式結(jié)合，增加了紅花黃色素的染色量。具體表現(xiàn)為隨著溫度的升高，L*值大幅度降低，當(dāng)溫度升高到130℃時(shí)，C*和K/S值升高趨勢(shì)明顯；但是隨著溫度的繼續(xù)增大，紅花黃色素會(huì)發(fā)生高溫變色作用，導(dǎo)致H*降低。因此綜合考慮各種顏色特征值，最佳的烘焙溫度為130℃。

表1 不同烘焙溫度條件下的固色效果

2.2 堿劑加入量對(duì)交聯(lián)固色效果的影響

固定固色液中交聯(lián)劑EH濃度為40g/L，二次烘焙溫度為90 ℃、時(shí)間2 min，對(duì)比固色液中添加10 g/L碳酸鈉和未添加碳酸鈉對(duì)交聯(lián)固色效果的影響，結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，固色液中添加10 g/L碳酸鈉后，織物的L*值下降，C*值和K/S值增加，說(shuō)明碳酸鈉在水中水解產(chǎn)生的氫氧根可以將紅花色素和棉質(zhì)纖維中的羥基官能團(tuán)電離為氧負(fù)離子，提高兩種原料之間的親和性能，使得交聯(lián)劑EH更容易發(fā)揮交聯(lián)效果。同時(shí)，因?yàn)閺?qiáng)化了交聯(lián)作用，使得織物中醚鍵官能團(tuán)的含量百分比得到了增加，提高了植物的紅色光深色度，H*值降低。

表2 碳酸鈉對(duì)固色效果的影響

2.3 交聯(lián)劑添加量對(duì)交聯(lián)固色效果的影響

固定固色液中碳酸鈉濃度為10 g/L，交聯(lián)固色液對(duì)織物二次重復(fù)性浸軋的溫度為90 ℃、烘焙時(shí)間2 min，對(duì)比固色液中交聯(lián)劑EH的不同添加量對(duì)交聯(lián)固色效果的影響，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，隨著交聯(lián)劑EH的添加量不斷增加，織物的L*值下降，C*值和K/S值增加，說(shuō)明固色作用逐漸提高。當(dāng)交聯(lián)劑添加量濃度超過(guò)40 g/L時(shí)，固色效果提高率趨于平緩。因此，綜合考慮交聯(lián)劑成本以及固色效果，最佳的交聯(lián)劑添加量為40 g/L。

表3 交聯(lián)劑添加量對(duì)固色效果的影響

2.4 浸軋次數(shù)對(duì)交聯(lián)固色效果的影響

固定固色液中碳酸鈉濃度為10 g/L，交聯(lián)固色液對(duì)織物二次重復(fù)性浸軋的溫度為90 ℃、烘焙時(shí)間2 min，對(duì)比浸軋次數(shù)對(duì)交聯(lián)固色效果的影響，結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，隨著浸軋次數(shù)的增加，織物的表觀色深和彩度都得到了提高，說(shuō)明交聯(lián)劑的交聯(lián)效果更好；但是當(dāng)浸軋次數(shù)超過(guò)3次后，表觀色深和彩度增加的幅度有限，且織物的手感變差，因此，建議浸軋次數(shù)為2～3次。

表4 浸軋次數(shù)對(duì)固色效果的影響

3 結(jié)論

使用交聯(lián)劑EH可以顯著提高紅花黃色素對(duì)植物的固色效果，即織物的表觀色深、皂洗牢度和摩擦牢度。最佳的固色工藝參數(shù)為：固色液由40 g/L交聯(lián)劑EH和10 g/L碳酸鈉組成、二次浸軋時(shí)烘焙溫度為130℃、浸軋次數(shù)2～3次。