槐米色素和高粱紅色素對桑蠶絲織物的拼色研究

于 穎

(遼東學院 化工與機械學院， 遼寧 丹東 118003)

近年來，關于天然染料染色紡織品的報道較多。大多數天然染料染色后的織物色彩單一，上染百分率較低，染色色牢度較差[1-2]。 改善天然染料的染色色系，提高其色牢度，可提升染色織物的附加值。高粱紅色素是從高粱殼中提取的染料，屬于黃酮類化合物，是多酚類色素的一種，主要化學成分為“5，4′二羥基—7—0異黃酮半乳糖苷”和“5，4′二羥基—6，8—二甲基—7—0異黃酮半乳糖苷”[3-4]。其水溶液呈棕紅色，著色力強，性質穩定，有一定藥用價值，可作為紡織品染料[5-8]。槐米為豆科植物槐(Sophora japonica L)的干燥花蕾，主要色素成分為蕓香苷(占色素10%～30%，屬黃酮類衍生物)和槲皮素,在水溶液中擴散性較好，染色織物色彩鮮艷，是古代珍貴的黃色染料之一[9-10]。將槐米染料和高粱紅染料通過拼混染色桑蠶絲織物可以得到不同的色澤,可豐富槐米染料和高粱紅染料的染色色系，提高染色牢度，也為改善其染色色調偏少和配色困難等問題提供了新的途徑。目前，未見二者拼混染色織物的研究報道。本文研究為研發高附加值綠色紡織品植物染料提供理論依據。

1 試 驗

1.1 材料與儀器

試驗織物：11206電力紡(100%桑蠶絲, 面密度35 g/m2, 浙江米賽絲綢有限公司)。

試驗藥品：紅高粱(吉林省榆樹市產)、槐米(遼東學院校園內)；硫酸亞鐵、十二水合硫酸鋁鉀、五水硫酸銅、稀土(CeO2)、氫氧化鈉、鹽酸(均為分析純，沈陽化學試劑廠)、中性皂片(周口裕鑫日化有限公司)、改性劑LD-8201(杭州綠典化工有限公司)。

試驗儀器：AR2130電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)；雙列四孔電子恒溫水浴箱(北京中興偉業儀器有限公司)；SHZ-88型恒溫振蕩器(江蘇金壇市醫療儀器廠)；SW-12 A型耐洗色牢度試驗儀(常州第一紡織設備有限公司)；PHS-3C 精密pH計(上海精密科學儀器有限公司)；KB30C/LCD 染色機(佛山市航星自動化設備有限公司)；Y571B型摩擦色牢度儀(寧波紡織儀器廠)；YG811D型日曬氣候色牢度儀(無錫市三環儀器有限公司)；dhg-9140a電熱恒溫鼓風干燥箱(上海一恒科技有限公司)；Datacolor-600型測色儀(美國Datacolor公司)。

1.2 染料的提取

高粱紅色素：稱取干燥的粉碎后過口徑0.425 mm篩網的紅高粱殼20 g，加入質量濃度為20 g/L的氫氧化鈉提取液250 mL，100 ℃提取2 h，濾渣，以相同方法再提取1次，合并2次濾液，定容至500 mL，為減少染料損失，節省成本和工序直接用于無廢水染色，設溶液濃度為A。

槐米色素：用堿提酸沉法提取。稱取晾干粉碎后過口徑0.600 mm篩網的槐米20 g，料液比 1∶30, 用氫氧化鈉溶液調節pH值為9，提取溫度100 ℃，提取時間1.5 h，重復2次，合并濾液，將濾液調節pH值為4.5，20 ℃靜置12 h，抽濾烘干得槐米色素。

1.3 桑蠶絲改性工藝條件

為改善桑蠶絲織物的染色性能，提高染色牢度，對桑蠶絲織物進行改性。首先將桑蠶絲織物在室溫潤濕5 min,加入改性劑LD-8201 17%(owf)，浴比 1∶50，用氫氧化鈉調節pH值為8～9后處理10 min,再升溫至70 ℃處理30 min后用溫水洗滌，再用涼水沖洗，去除織物上未反應的改性劑，晾干待染。

1.4 染色工藝

1.4.1 直接染色

高粱紅色素染色：將桑蠶絲織物放入濃度為3A/5(提取的高粱紅色素濃度為A，直接用于無廢水染色，取其相對比例)的高粱紅染液中，浴比 1∶40，pH值5，染液溫度70 ℃，染色時間40 min，取出皂洗、水洗、烘干；槐米染料染色：將桑蠶絲織物放入槐米10%(owf)染液中，在浴比1∶30，pH值為4，染色溫度為90 ℃條件下，染色80 min。取出皂洗、水洗、烘干。

1.4.2 媒染染色

采用后媒染法，先將桑蠶絲織物按上述直接染色條件進行染色，再在浴比1∶30, 染液pH值5,染色溫度70 ℃條件下，分別加入5 g/L媒染劑(硫酸亞鐵、十二水合硫酸鋁鉀、五水硫酸銅、稀土(CeO2))染色60 min, 取出皂洗、水洗、烘干。

1.4.3 拼混染色

將提取的高粱紅色素和槐米色素按不同比例混合，分別對桑蠶絲織物進行直接染色和后媒染色，取出皂洗、水洗、烘干。拼混染色染料直接染色條件為：浴比1∶30、pH值4、染液溫度70 ℃、染色時間60 min；拼混染色媒染染色條件為：浴比1∶30、pH值5、染液溫度70 ℃，分別加入5 g/L媒染劑(硫酸亞鐵、十二水合硫酸鋁鉀、五水硫酸銅、稀土(CeO2))染色50 min。

1.5 染色性能測試

顏色特征值：染后桑蠶絲織物折疊4層，利用Datacolor-600測配色儀測試其K/S值(色深度值)，L*(亮度值)，a*(紅綠色度值)，b*(藍黃色度值)，c*(彩度值)，D65光源，10°視角。

染色牢度：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 TM16—2003《耐光色牢度》進行測定。

2 結果與討論

2.1 染色結果分析

槐米色素和高粱紅色素對桑蠶絲織物染色結果見表1。可知，槐米色素媒染染色桑蠶絲織物的K/S值較直接染色增加幅度較大。不論用哪種媒染劑，槐米染色桑蠶絲織物的色牢度均較好，染色桑蠶絲織物得到不同顏色，是因為槐米色素與金屬離子間的絡合結構、絡合機制，隨金屬離子不同而不同。槐米色素與金屬鹽形成絡合物使之發色，并固著在纖維上，而且絡合物的性質決定了被染物色光的堅牢度[11],借助金屬離子與染料的絡合作用，有助于提高上染百分率，得到豐富的顏色；高粱紅色素本身是陰離子染料，對桑蠶絲具有較高的染色親和力，適用于陽離子改性桑蠶絲織物的直接染色[12]。但日曬色牢度較差，媒染后桑蠶絲織物的K/S值增高，這也是因為吸附到纖維上的染料分子與金屬離子形成了一種不溶性絡合物固定在纖維上，大大提高了染料的固著率﹝13﹞，日曬色牢度也有所提高。

表1 槐米色素和高粱紅色素對桑蠶絲織物的染色性能

2.2 直接染色

不同體積分數的槐米色素和高粱紅色素對桑蠶絲織物直接染色的顏色特征值見表2。

表2 2種天然染料拼混直接染色桑蠶絲織物顏色特征值

從表2可以看出，拼混染料的體積分數對桑蠶絲織物染色效果影響較大，拼色桑蠶絲織物的K/S值隨著槐米色素體積分數的減少、高粱紅色素體積分數增加呈減小趨勢。這是因為，高粱紅色素和槐米色素主要成分都屬于類黃酮類結構，2種染料可以拼混染色，槐米色素對桑蠶絲織物的染色親和性要大于高粱紅色素。所以，拼混染料中的槐米色素體積分數愈大，K/S值也相對增大，明度L*降低，紅光a*增強，黃光b*減弱，彩度c*增強，桑蠶絲織物得色從單一槐米色素染色的檸檬黃色逐漸過渡到高粱紅色素染色的紅棕色。

2.3 媒染染色

不同體積分數的槐米和高粱紅色素對桑蠶絲織物媒染染色的顏色特征值見表3。

由表3可以看出，2 種天然染料拼混媒染桑蠶絲織物的K/S值隨拼混染料的體積分數變化而發生規律性變化，這與直接染色的K/S值變化規律一致。不同種類的媒染劑，其染色桑蠶絲織物的色相差異很大。Cu2+媒染中染色桑蠶絲織物偏紅光傾向增強，黃光減小，呈現深淺不一的棕黃色及棕色等顏色。Fe2+媒染中桑蠶絲織物的亮度和鮮艷度下降，紅光增加，獲得淺褐色、淺棕色和土棕褐色等顏色。Al3+媒染中染色桑蠶絲織物亮度減小，紅光增幅較大，鮮艷度也增高，桑蠶絲織物呈現橙黃色、深橙色和橙紅色等顏色。稀土媒染染色桑蠶絲織物色澤明亮、鮮艷，紅光較重，呈現較好的橙黃色、深橙色和橙紅色等顏色，且勻染效果較理想。這是因為稀土作為媒染劑可以提高天然染料的染色性能，稀土媒染劑以配位鍵將染料分子和桑蠶絲織物緊緊結合在一起，強烈的絡合能力使染色后的織物色深值提高，還可減少傳統媒染劑對環境帶來的污染問題[14-15]。可見, 2種天然染料拼混媒染桑蠶絲織物，可以獲得不同的色澤和理想的染色效果。

2.4 拼混染色桑蠶絲織物的色牢度

槐米色素和高粱紅色素拼混直接染色桑蠶絲織物的色牢度測試結果見表4。

表4 2種天然染料拼混直接染色桑蠶絲織物色牢度

由表4可以看出，2種天然染料拼色時，染色桑蠶絲織物的色牢度較好，可達3級以上，滿足實際穿著要求。槐米色素和高粱紅色素拼混媒染桑蠶絲織物的色牢度測試結果如表5所示。媒染桑蠶絲織物的色牢度較直接染色有一定提高，這是因為媒染劑以螯合鍵與染料和纖維結合，起到架橋作用，使染料和纖維間的結合力增強，提高了染色織物的色牢度[16]。耐摩擦色牢度和耐皂洗牢度最高可達4～5級，日曬色牢度也可達到3～4級。

3 結束語

不同濃度配比的高粱紅色素和槐米色素對改性后的桑蠶絲織物拼色效果較好。通過拼色和媒染，可豐富染色桑蠶絲織物的色澤，提高色牢度，染色織物的色牢度均達到3級以上，符合GB/T 3920—2008、GB/T 3921—2008、AATCC TM16—2003。我國紅高粱資源豐富，槐米原料也易得，染料提取工藝簡單。隨著天然染料的需求量增大，2種染料拼混染色將會有很廣闊的應用前景。

表5 2種天然染料拼混媒染桑蠶絲織物的色牢度