新型天然染料染色促進劑MA-2的應用研究

（紹興中紡化工有限公司 浙江紹興 312000）

與合成染料相比，從植物中提取的天然染料具有如下優點：從生物體中提取，對人體無傷害，與環境相容性好，可生物降解，部分染料不僅具有染色的裝飾功能，還有醫療和保健效果，采用這些天然染料染色的織物可能具有抗菌、消炎、防蟲、抗過敏、抗腫瘤、抗氧化、防輻射、降壓、促進血液循環等特殊的藥物保健功能[1]。在全球崇尚健康、提倡環境友好的今天，以此種天然染料染色的服裝必將更受青睞。但是，以滌綸為代表的化學纖維幾乎不能被天然染料上染，以棉為代表的天然纖維在天然染料染色時普遍存在上染率低和色牢度差的問題。因此，大量天然染料資源尚不能被用于紡織品染色。

目前，國內外針對天然染料對棉織物上染率低、色牢度差的問題進行的研究，集中于對棉織物進行預處理，如PISITSAK[2]等用乳清蛋白預處理棉織物，然后用從木果楝樹皮中提取的天然染料進行染色，上染率明顯提高。本課題合成了一種天然染料染色促進劑，棉織物經此染色促進劑預處理后，再經天然染料染色，上染率和色牢度均大幅提升，因此可大大拓展天然染料應用領域。MA-2（自制，分子結構如圖1所示）。

1 試驗

1.1 材料與試劑

純棉針織布；桑葚、茶樹、紫嬌、板栗殼、石榴皮天然染料（常州美勝生物材料有限公司），蘇木、冬青葉、紫甘藍天然染料（自制）；染色促進劑

1.2 儀器

紅外線染色機(瑞比公司)，SW-12A 型耐洗色牢度試驗機（溫州方圓標準儀器廠），干濕摩擦色牢度測試儀（溫州際高檢測儀器有限公司）。

1.3 染色促進劑預處理工藝

MA-2用量X%（o.w.f），純堿調整工作液pH值為9，浴比1:20，預處理溫度70℃，預處理時間為30分鐘。

1.4 預處理棉織物天然染料染色工藝

浴比1:20，以2℃/min速度升溫至染色溫度，保溫60min，降溫到60℃，加2g/L 純堿，繼續保溫20min，取出，皂洗，加酸中和，使布面pH值達到4.5～8。

1.5 上染率

上染率按式（1）計算。

式中:At——加堿固色前染液的吸光度

A0——染色原液的吸光度

1.6 染色織物色牢度測試方法

耐水洗色牢度按照ISO 105-C06-2010《紡織品.色牢度試驗.第C06 部分:耐家庭和商業洗滌色牢度》標準測定。

摩擦色牢度按照ISO 105-X15-2016《紡織品.色牢度試驗.第X15 部分:摩擦色牢度》標準測定。

2 結果與討論

2.1 預處理時MA-2用量對棉織物天然染料染色上染率的影響

圖2為不同MA-2用量時茶樹和桑葚天然染料的上染率。由圖可知，當MA-2用量為6%時，上染率基本已達到最大值，再增加MA-2用量，上染率不再提高，說明此時MA-2 在織物上的吸附量已經達到飽和。因此以下試驗中MA-2用量均為6%。

2.2 MA-2預處理棉織物天然染料染色工藝研究

分別考察染色溫度，染浴pH值，染色時間對MA-2預處理棉織物天然染料染色上染率的影響。

2.2.1 染色溫度對上染率的影響

由圖3可知，當桑葚天然染料用量在2%（o.m.f）以下時，60℃染色時上染率更高。但是當染料用量超過2%（o.m.f）后，60℃染色時上染率明顯低于80℃和95℃。在不同染料用量下，80℃和95℃染色的上染率相差不大。分析原因，可能是當染料用量較低時，溶液中的天然染料數量少，很容易吸附到MA-2預處理棉織物表面，此時上染率很高。溶液中染料濃度很低時，由于熱運動從織物表面解析出來的染料更容易向染液中擴散，而非向織物內擴散。因此染色溫度越高，織物表面解析的染料越多，上染率下降。當染料用量增大，染液中染料濃度高，從織物表面解析出的染料傾向于向織物內部擴散。由于天然染料分子體積較活性染料、直接染料等合成染料更大，同時MA-2 較纖維素分子對染料親和力更大，導致天然染料更難從織物表面解析出來向內部遷移。因此，當染色溫度為60℃時，染色初期吸附于織物表面的染料很難向織物內部遷移，并且阻礙了染液中的染料繼續上染織物，故上染率較低。染色溫度超過80℃后，初期上染到織物表面的天然染料有足夠能量解析出來并向織物內部遷移，上染率提高。染色溫度80℃與95℃時的上染率基本相同，因此MA-2預處理棉織物天然染料染色適宜的染色溫度為80℃。

2.2.2 染浴pH值對上染率的影響

桑葚天然染料用量3%，染色溫度80℃，染色時間為60min，使用醋酸和純堿，調節染浴pH值，考察pH值對上染率的影響，結果如圖4所示。結果表明，上染率隨pH值增大逐漸下降。可能是由于在堿性條件下，MA-2分子中的3-氯-2-羥丙基，在堿性條件下易與染料分子中的酚羥基發生反應，形成共價鍵，導致染料不能向纖維內部遷移，上染率下降。棉織物在酸性高溫條件下會發生強力損傷，綜合考慮，MA-2預處理棉織物天然染料染色適宜的pH值為5。

2.2.3 染色時間對上染率的影響

桑葚天然染料用量3%，染色溫度80℃，染浴pH值為5，考察不同染色時間對上染率的影響。由圖5可知，棉織物經MA-2預處理后，桑葚天然染料上染速率很快，染色20min，上染率已達72.5%。40min時基本達到染色平衡，上染率達到80%左右。

2.3 MA-2預處理對不同天然染料上染率的提高效果

表1為棉織物經MA-2預處理前后，不同天然染料的上染率及上染率提高率。經MA-2預處理后，天然染料的上染率顯著提高。其中，桑葚、茶樹、板栗殼、蘇木和石榴皮天然染料上染率提高了約3倍，其他天然染料上染率也提高了2倍以上。

表1 MA-2預處理前后不同天然染料的上染率及上染率提高率

2.4 MA-2預處理對棉織物天然染料染色色牢度的影響

經MA-2預處理和未預處理的棉織物，天然染料染色后，經2g/L 純堿，60℃處理20min，再經過酸中和，水洗，測試耐水洗色牢度，干/濕摩擦色牢度，結果如表2所示。由表2可知，未經預處理的棉織物經天然染料染色后，色牢度很差。經MA-2預處理后再染色，色牢度顯著提高，耐水洗色牢度和濕摩擦色牢度提高2-3級，干摩擦色牢度提高1-2級。這是因為染色促進劑MA-2分子中含有大量3-氯-2-羥丙基，該基團在堿性條件下可形成環氧基，能與棉纖維分子中的羥基和天然染料中的酚羥基發生反應，形成共價鍵，起到架橋作用，使天然染料與棉織物纖維牢固結合，從而提高色牢度。

表2 MA-2預處理對棉織物天然染料染色色牢度的影響

3 結論

棉織物經6%（o.w.f）MA-2預處理后，再經天然染料染色，與未預處理時相比，上染率和色牢度均顯著提高。通過優化染色工藝，多種天然染料上染預處理棉織物的上染率可達到60%以上，同時水洗色牢度4級以上，摩擦色牢度3級以上，基本可以滿足服用要求。