兒茶色素對真絲織物的染色性能

丁 洪，寧一鳴，蘇海鳴，李淼妍，朱周宇

（蘇州大學紡織與服裝工程學院，江蘇蘇州 215021）

兒茶是兒茶枝干煎汁濃縮的干燥浸膏，主要成分為兒茶酚、沒食子酸、黑兒茶素C、黑兒茶堿等。兒茶來源廣泛、價格適中，溶液呈深紅棕色，可以作為天然染料［1］。天然染料具有較好的生物降解性和環境包容性，對人體無致敏性和致癌性，染色織物色形自然，還具有防蟲、抗菌作用，是污染較大的合成染料的最佳替代［2-3］。真絲織物是一種高檔的紡織面料，擁有珍珠般的光澤、滑爽的質感及優良的吸濕透氣性，被譽為“纖維皇后”［4］。真絲面料除了用作高檔禮服之外，還可用于貼身衣物，但對染色染料的生態環保性有更高的要求，因此用天然染料上染真絲織物具有較好的應用前景［5］。

本實驗研究兒茶色素在真絲織物上的染色性能，分別探討了硫酸鈉用量、pH、溫度、時間、色素用量對真絲織物染色性能的影響［6］，優化染色工藝；分析了預媒染、后媒染工藝對染色織物K/S值、顏色特征值以及染色牢度的影響。

1 實驗

1.1 材料

真絲針織物（鑫緣繭絲綢集團股份有限公司）；兒茶色素（河南中大恒源生物科技股份有限公司），十八水合硫酸鋁、冰醋酸、氫氧化鈉、無水硫酸鈉（分析純），皂片（上海市紡織工業技術監督所）。

1.2 儀器

Ultra Scan XE 型分光測色儀（美國Hunter Lab 公司），SW-12A 型水洗色牢度實驗機（無錫紡織設備廠），Y（B）902 型汗漬色牢度烘箱（溫州市大榮紡織儀器有限公司），Alpha 型日曬牢度儀（SDL-Atalas 公司），低噪振蕩染樣機（中國靖江市新旺染整設備廠）。

1.3 實驗方法

1.3.1 染色工藝

取兒茶色素3%(omf)，用冰醋酸和氫氧化鈉溶液調節至指定pH，加入一定量硫酸鈉，40 ℃投入真絲織物（浴比1∶40），以2 ℃/min 升溫至指定溫度，恒溫染色45 min，降溫，取出，水洗，晾干［6］。

1.3.2 提升性實驗

改變色素用量為1%～5%(omf)染色，分析色素用量對染色織物K/S值的影響。

1.3.3 媒染工藝

媒染劑十八水合硫酸鋁用量5%(omf)，pH 4，40 ℃投入真絲織物（浴比1∶50），以2 ℃/min 升溫至60 ℃，恒溫媒染45 min［7］，降溫，取出，水洗，晾干。

1.4 測試

K/S值及顏色特征值：將染色織物折疊成4 層，在分光測色儀上測試，D65光源，10°視場，光譜掃描范圍為400～800 nm，測試4次，取平均值［7-10］。

勻染性：在纖維上任取8 個點，分別用分光測色儀測試K/S值，計算平均值（K/S）和平均值的標準偏差（Sr）。標準偏差越小，織物的勻染性越好［11］。

式中，K為試樣的吸光系數，S為試樣的散射系數。

耐皂洗色牢度：參照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》A（1）方法，用水洗色牢度實驗機測定［7-10］。

耐汗漬色牢度：參照GB/T 3922—2013《紡織品色牢度試驗耐汗漬色牢度》，用汗漬牢度儀測定［8-10］。

耐光色牢度：參照GB/T 8427—2008《紡織品 色牢度試驗耐人造光色牢度：氙弧》，用日曬牢度儀測定，日曬時間24 h［7-10］。

2 結果與討論

2.1 染色性能的影響因素

2.1.1 pH

由圖1 可知，隨著pH 增加，K/S值略增大，但增幅不明顯，說明兒茶染液在pH 為3～7 時比較穩定；pH達到4后，K/S值曲線變化趨于直線。因此，最佳pH為4。

圖1 pH 對K/S 值的影響

2.1.2 溫度

由圖2 可知，K/S值隨溫度升高而增大。這是因為溫度升高，纖維膨脹體積增大［8］，染料分子聚集度降低，平均動能增大，染料更容易進入纖維內部，K/S值增大［11］，染色效果更好。90 ℃后，K/S值變化不明顯，說明染色達到飽和。因此，溫度選擇90 ℃。

圖2 溫度對K/S 值的影響

2.1.3 時間

由圖3 可看出，隨著時間延長，K/S值呈增大趨勢，50 min 后增大幅度較小，70 min 時，K/S值達最大值。這是因為時間延長有利于染料對纖維的上染，使更多染料吸附到纖維上。因此，最佳染色時間為70 min。

圖3 時間對K/S 值的影響

2.1.4 硫酸鈉用量

由表1 可知，加入硫酸鈉后，K/S值降低，但標準偏差減小，說明加入硫酸鈉有利于提升染色均勻性；30 g/L 時標準偏差最小，說明此時勻染性最好。染色過程中可根據需要添加硫酸鈉。

表1 硫酸鈉用量對染色性能的影響

2.1.5 兒茶色素用量

由圖4 可以看出，隨著兒茶色素用量增加，K/S值增大，超過3%(omf)后，K/S值增速變緩，說明兒茶色素對染色性能提升不佳。

圖4 兒茶色素用量對K/S 值的影響

2.2 媒染對兒茶色素染色性能的影響

媒染對K/S值、顏色特征值及色牢度的影響見表2。

表2 媒染對K/S 值、顏色特征值及色牢度的影響

由表2 可知，采用硫酸鋁預媒染可提高織物K/S值；經預媒染和后媒染的織物明度下降；預媒染后，織物的鮮艷度提高，色相稍有變化；后媒染后，織物的鮮艷度和色相基本不變。織物的耐皂洗變色牢度較差，其余各項色牢度都能達到3 級及以上。經過預媒染和后媒染后，織物的耐光色牢度提高1 級；但耐皂洗變色牢度未提高，還有待進一步研究。

3 結論

（1）兒茶色素上染真絲織物優化工藝：兒茶色素3%(omf)，pH 4，90 ℃，70 min；添加適量硫酸鈉可提高染色均勻性；隨著兒茶色素用量增加，K/S值增大，但總體得色量不高。

（2）用硫酸鋁預媒染可提高織物K/S值，媒染后織物明度下降，耐光色牢度提高，但對顏色特征值和色牢度總體影響不大。