羊毛織物的植物染料染色

尚潤玲

(江陰職業技術學院 環境與材料工程系, 江蘇 江陰 214426)

大多數植物染料對人體無毒無害、可再生、對環境友好，而且本身還具有抗氧化、抑菌及其他保健功能，可用于貼身服裝面料的染色，如運動衣、內衣及健身服等面料的染色，整個染色過程幾乎不產生有毒有害物質[1]，染色后的面料擁有大自然賦予的獨特色彩，且色澤柔和、氣味芳香，深受消費者的青睞[2-3]。紡織品的植物染料染色符合現代綠色染整和生態紡織品發展的趨勢。

羊毛織物柔軟而富有彈性，吸濕性、透氣性優異，面料光澤自然柔和，羊毛面料深受消費者的喜愛。目前，羊毛織物主要采用直接染料、活性染料、酸性染料、金屬絡合染料等進行染色。這些染料均存在對人體不健康和環境污染等潛在問題。隨著人們生活理念的轉變、環保意識的提高，采用植物染料染色的羊毛面料受到了人們的喜愛。越來越多的黃色系、紫色系[4-5]、紅色系、藍色系植物染料等系列植物染料的成功提取[6-7]，為羊毛織物的植物染料染色提供更多可能。但是，經過查閱文獻資料知，羊毛植物染料染色相關記載并不多，如陳欣子等[8]利用葡萄籽染料采用直接染、預媒染和后媒染多種染色工藝對毛織物染色，并得到了較好的色牢度，侯秀良等[9]用槐米色素植物染料對羊毛織物成功染色，董超萍等[10]采用板栗殼天然染料對羊毛織物進行直接法染色，得到了色牢度良好的面料。少有通過助劑處理羊毛后，再用植物染料染色來提高織物的得色率和各項色牢度的研究。本文通過精選植物染料、借助助劑優化染色工藝以提高羊毛織物得色率，改善染色后羊毛織物的耐摩擦色牢度、耐水洗色牢度、耐汗漬色牢度，提高羊毛織物品質和附加值。

1 試 驗

1.1 織物、試劑及儀器

織物：羊毛機織物，面密度 237 g/m2。

試劑：玫紅色、亮黃色、深藍色植物染料(工業級，河南中大恒源生物科技股份有限公司)、滲透劑JFC、皂粉(工業級，江陰市尼美達助劑有限公司)、冰醋酸(工業級，國藥集團化學試劑有限公司)、預處理劑(實驗室自制)。

儀器：HTF-24P型紅外線染色小樣機(靖江市華夏科技有限公司)，YP10002型電子天平(江蘇金壇科學儀器有限公司)，DHG-9620B型電熱恒溫鼓風干燥箱(南通宏大實驗儀器有限公司)，Ci4000型耐皂洗牢度實驗機、Ci4000型染色摩檫牢度試驗儀器、Ci4000型汗漬色牢度儀(Atlas公司)，Color-Eye 7000A型電腦測色儀(美國X-Rite公司)。

1.2 羊毛織物直接法染色工藝

由于純羊毛織物在紡紗和織造過程中被施加一定量的油劑和蠟質，生產及運輸過程中也會沾染油污和污垢，這些雜質會影響染色效果。因此，染色前要對其進行洗滌。洗滌方法：將羊毛織物于50 ℃的含有皂粉的溫水浴中處理30 min，然后于50 ℃的溫水沖洗干凈。將上述處理過的羊毛織物進行染色及水洗后處理。

工藝流程：洗滌后的羊毛織物→染色→水洗→烘干。工藝處方：植物染料3.0(owf)%，冰醋酸2.0%～5.0%(owf)，滲透劑 1.5 g/L，浴比1∶50。

按照上述的工藝處方配制40 ℃的染浴，將潤濕10 min的羊毛織物投入染浴，以1.0 ℃/min的速率升溫至60～100 ℃，保溫30～80 min，然后以1.5 ℃/min的速率降溫至50 ℃，水洗，烘干。

1.3 羊毛織物預處理后直接法染色工藝

染色前預處理：將羊毛織物按照1.2的洗滌方法洗滌，然后進行預處理。將洗滌過的羊毛織物投入50 ℃的自制預處理劑溶液(預處理劑1.2%(owf)，pH值5.0，浴比1∶30)中，以1.0 ℃/min的速率升溫至85 ℃，保溫45 min，然后以1.5 ℃/min的速率降溫至50 ℃，水洗，待染色。

預處理后羊毛織物的染色：將預處理后的羊毛織物按照1.2直接染色工藝進行染色和水洗，然后將染色水洗后的羊毛織物烘干。

1.4 性能測試

1.4.1 色牢度測試

染色后織物的耐摩擦色牢度按照AATCC TM8-2016e《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測試；耐汗浸色牢度按照AATCC TM15-2013e《紡織品 色牢度試驗 耐汗浸色牢度》測試；耐水洗色牢度按照AATCC TM61-2013e2《紡織品 色牢度試驗 耐水洗色牢度》測試。

1.4.2K/S值測定

采用Color-Eye7000A型電腦測色配色儀，在D65光源、入射角10°條件測定，將織物折成4層，選取3個不同的點進行測試，取平均值。

2 結果與討論

2.1 直接法染色

將羊毛織物按照1.2的洗滌方法洗好之后，選取枚紅色、亮黃色和深藍色3種植物染料，分別采用直接法染色工藝對羊毛織物進行染色，然后再利用單因素法進行工藝優化。

2.1.1 染色溫度對直接法染色效果的影響

采用不同的保溫溫度(55、65、75、85、98 ℃)，在保溫時間50 min、pH值為4.0，滲透劑用量為1.5 g/L，浴比1∶50的染浴中，按1.2染色工藝對羊毛織物進行染色，測定染色后織物的K/S值，結果見圖1。

圖1 染色溫度對K/S值的影響

由圖1可知，隨著保溫溫度的升高，采用玫紅色、亮黃色和深藍色植物染料染色后的羊毛織物的K/S值逐漸增加，可能是因為溫度升高，一方面可以使植物染料分子運動速率加快，更好地上染羊毛纖維和在羊毛織物中的擴散，另一方面，隨著溫度的升高，羊毛的膨化程度增大，有利于植物染料的上染、擴散和染料與纖維之間形成離子鍵。因此，保溫溫度以98 ℃為宜。

2.1.2 染色時間對染色效果的影響

采用不同的保溫時間(30、45、60、75、90 min)，在保溫溫度98 ℃、pH值4.0，滲透劑用量為1.5 g/L，浴比1∶50的染浴中，按1.2染色工藝對羊毛織物進行染色，測定染色后織物的K/S值，保溫時間對羊毛織物染色K/S值的影響結果見圖2。

圖2 保溫時間對羊毛織物染色K/S值的影響

由圖2可知，隨著保溫時間的延長，分別采用3種植物染料染色后的羊毛織物的K/S值逐漸增大；當保溫時間達到60 min時，染后羊毛織物的K/S值均達到最大值，隨著時間的延長幾乎不再增加，可能是因為當染色保溫時間達到60 min后，染色趨于平衡，隨著時間的推移，織物的K/S值幾乎不會增加。因此，保溫時間以60 min為最佳。

2.1.3 pH值對羊毛織物染色效果的影響

采用不同的染浴pH值(3.0、4.0、5.0、6.0、7.0)，在染色溫度98 ℃、保溫時間60 min、滲透劑用量為1.5 g/L，浴比1∶50的染浴中，采用枚紅色、亮黃色和深藍色植物染料分別按1.2染色工藝對羊毛織物進行染色，測定染色后織物的K/S值，pH值對K/S值的影響結果見圖3。

圖3 pH值對K/S值的影響

由圖3知，隨著pH值的增大，3種植物染料染色后的羊毛織物的K/S值均逐漸降低。可能是因為在pH值較低的染浴中，會有較多的羊毛纖維大分子上的氨基與染浴中大量氫離子結合，從而，纖維表面產生大量的帶正電荷銨根離子，可與更多的陰離子植物染料以離子鍵結合；隨著pH值的增加，染浴中的氫離子逐漸減少，使羊毛纖維大分子上形成的帶正電荷的銨根離子減少，與陰離子植物染料以離子鍵形式結合的機會也不斷減小，導致上染到羊毛織物的染料量減少，羊毛織物的K/S值減小。再者，考慮羊毛織物在酸性較強和溫度較高的條件下，易發生降解，因此，pH值以4為宜。

2.2 預處理后的羊毛染色

2.2.1 玫紅色染色結果與分析

按照1.3的染色方法，選取玫紅色植物染料進行正交試驗，因素水平及正交試驗結果如表1所示。可知，預處理后羊毛的玫紅色染料染色的影響因素依次為：pH值>染色溫度>染色時間，預處理后羊毛的玫紅色染色的最佳工藝條件是A3B3C1，即在染色溫度98 ℃，染色時間60 min，pH值為4的染色條件下，羊毛織物染色后的表觀色澤最深。

表1 玫紅色染料染色正交試驗結果

2.2.2 亮黃色染色結果與分析

按照1.3的染色方法，選取亮黃色植物染料進行正交試驗，表2為因素水平及正交試驗結果。

表2 亮黃色染料染色正交試驗結果

由表2可知，預處理后羊毛的亮黃色染料染色的影響因素依次為：pH值 >染色溫度>染色時間；預處理后羊毛織物的亮黃色染料染色的最佳工藝條件是A3B2C1，即pH值為4，染色溫度為98 ℃，染色時間50 min。

2.2.3 深藍色染色結果與分析

按照1.3的染色方法，選取深藍色植物染料進行正交試驗，表3所示為因素水平及正交試驗結果。

表3 深藍色染料染色正交試驗結果

由表3可知，預處理后羊毛的深藍色染料染色的影響因素依次為：pH值 >染色溫度>染色時間；預處理后羊毛的深藍色染料染色的最佳工藝條件是A3B3C1，即pH值為4，染色溫度98 ℃，染色時間60 min。

2.3 2種染色方法的染色結果對比

采用優化工藝，植物染料用量為3%(owf)，分別采用玫紅色、亮黃色和深藍色3種染料對羊毛織物進行染色，直接染色和預處理后染色的羊毛織物的K/S值和各項色牢度測試結果見表4。

表4 染色后的羊毛織物的K/S值和各項染色牢度

由表4可以看出，采用玫紅色、亮黃色和深藍色3種植物染料對預處理后羊毛織物進行染色，得到的表觀色澤比直接染色后的色澤有明顯增大，而且，預處理后再染色的羊毛織物的耐皂洗色牢度、耐汗漬色牢度和干耐摩擦色牢度均在4級以上，比直接染色的羊毛織物的均高出半級。

3 結 論

①玫紅色、亮黃色和深藍色3種植物染料對羊毛織物直接法染色的最佳染色工藝為：pH值為4.0, 染色時間60 min，染色溫度為98 ℃，滲透劑用量為1.5 g/L。

②羊毛織物預處理后分別選用玫紅色和深藍色植物染料染色：影響因素均依次為：pH值 >染色溫度>染色時間，染色的最佳工藝條件是A3B3C1，即pH值為4，染色溫度為98 ℃，染色時間60 min；羊毛織物預處理后選用亮黃色植物染料染色：影響因素依次為：pH值 >染色溫度>染色時間，染色的最佳工藝條件均是A3B2C1，即pH值為4，染色溫度為98 ℃，染色時間50 min。

③采用玫紅色、亮黃色和深藍色3種植物染料對羊毛織物染色可獲得各項色牢度優良的產品，且工藝簡捷，無污染。