醋/滌混紡織物的天然茜草染料染色

梁小琴,周飛燕

(嘉興職業技術學院 時尚設計學院,浙江 嘉興 314036)

醋酯纖維,是以醋酸和纖維素為原料經酯化反應制得的人造纖維,具有綠色、環保和可持續發展的特點[1]。為克服純醋酯面料斷裂強度低、易起毛起球的缺點,醋酯/棉、醋酯/滌綸等交織混紡而成的面料不斷問世,其中醋/滌面料因其舒適的手感、出色的耐磨性和較高的性價比受到廣大消費者的青睞[2]。

近年來,人們對紡織品的生態性、環保性提出更高要求。天然染料,尤其是植物染料,受到越來越多的關注,其在棉[3]、麻[4]、絲綢[5]和羊毛織物[6]中的染色也變得越來越流行。然而,目前大部分植物染料僅應用于纖維素和蛋白質等天然纖維的染色,在合成纖維、半合成纖維染色中的應用較少。

茜草,別名紅根草,其根莖含有許多蒽醌類衍生物,這些化合物的結構與分散染料的結構相似[7],被證實可用于滌綸等合成纖維的染色[8-9]。醋酸纖維和滌綸一樣,通常采用疏水性的分散染料進行染色[10]。因此,提取茜草色素并將其用于醋/滌織物的染色,探究染色方法、媒染劑及染色工藝對織物染色性能的影響。

1 試驗部分

1.1 材料與儀器

材料:茜草(市售);醋/滌混紡面料(混紡比72∶28,克重220 g/m2);錦綸過濾網(400目);硫酸鋁、明礬、硫酸銅、硫酸亞鐵、冰醋酸和磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖液(上海西隴化工有限公司);中性洗滌劑(常州美勝生物科技有限公司);工業蒸餾水(浙江南岱實業有限公司)。

儀器:染色小樣機(無錫陽博印染機械設備有限公司)、電子天平(北京睿誠永創科技有限公司)、Ci7800計算機測配色儀(愛色麗(上海)色彩儀器商貿有限公司)、Y571W 紡織品摩擦色牢度儀(無錫建儀實驗器材有限公司)、SW-12A 水洗色牢度試驗機(無錫紡織設備廠)、BZGY908標準光源箱(合肥泛遠檢測儀器有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 茜草染液的提取

稱取干燥的茜草根100 g,經粉碎機粉碎后于酸性水溶液(水300 m L、冰醋酸2 m L)中浸泡24 h,經過濾、水洗2 次(2 000 m L 水/次)后,將每次水洗過濾的溶液均勻混合,作為染液備用。

1.2.2 直接染色工藝

稱取醋/滌混紡織物和茜草染液(浴比1∶100),調節p H 值后,以40 ℃始染,并以2 ℃/min的升溫速率升溫到95℃,保溫60 min,降溫,取出醋/滌混紡面料,用50 ℃清水清洗2遍,再用中性皂洗液清洗1遍,最后清水洗凈烘干。

1.2.3 媒染法染色工藝

前媒法染色:按照浴比為1∶100,媒染劑質量分數5%,將媒染液p H 值調節至5,升溫至50 ℃后媒染40 min,取出用清水清洗后按照1.2.2節步驟進行染色。

同浴法染色:在染浴中加入質量分數5%媒染劑,按照1.2.2節步驟進行染色。

后媒法染色:按照1.2.2節步驟染色后,加入質量分數5%媒染劑,在浴比1∶100條件下,調節p H 值為5,升溫至50 ℃后媒染40 min,充分清洗后烘干。

1.2.4 皂洗試驗

稱取中性皂洗劑,配制皂洗液(0.1 g/L),按照1∶30的浴比,將染色后的織物在60 ℃下皂洗10 min,取出,用清水清洗后烘干,得到染色織物。

1.3 測試方法

1.3.1 顏色特征值及表觀深度測試

設置計算機測配色儀參數為D65 光源和10°觀察角,測定織物的L、a、b及K/S值。測色時將染色試樣對折成4 層,在不同位置分別測試4次,取平均值作為最終結果。

1.3.2 色牢度測試

參照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》中的試驗方法A 和GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測試染色后醋/滌混紡織物的耐皂洗和耐摩擦色牢度。

2 結果與討論

2.1 媒染方法對染色效果的影響

按照1.2.3節染色工藝,以硫酸鋁、明礬、硫酸銅、硫酸亞鐵為媒染劑,分別采用前媒染法、同浴媒染法和后媒染法對醋/滌混紡織物進行染色,染色效果如表1和圖1所示。由表1可知,采用不同媒染劑,醋/滌混紡織物所呈現出的顏色深度和色調具有較大差異,即使使用同種媒染劑、不同的染色方法,有時也會得到不同的顏色。這是因為不同媒染劑的金屬離子與茜草色素可形成不同程度的絡合或不同絡合結構,從而改變染料的發色性能,進而改變織物顏色。其中,以明礬和硫酸銅為媒染劑染色后的醋/滌混紡織物顏色最鮮艷,以硫酸銅前媒染色法染色獲得的織物顏色最深(圖1)。因此,在后續最佳染色工藝探索時以硫酸銅為媒染劑,采用前媒染色法進行醋/滌混紡織物的茜草染色。

圖1 媒染方法對染色效果的影響

表1 不同媒染劑和不同染色方法染得的織物在D65光源下的表觀顏色

2.2 染液pH值對染色效果的影響

選用硫酸銅作為媒染劑,按照1.2.3節前媒染色方法,調節染浴p H 值在3～8之間,測試染色織物的顏色特征值。由表2可知,p H 值升高,染色織物K/S值降低,明度值L升高。這主要和染料對織物的親和力有關,醋酸纖維含大量的醚化結構和酯化結構,具有疏水性質[1]。酸性條件下,茜草色素分子中某些有效成分游離出來,在高溫條件下進入醋酸纖維和滌綸纖維內部進行著色[9,11]。而隨著染液p H 值增大,茜草染料的溶解性增大,對醋/滌混紡面料的親和力降低。此外,p H 值升高,a值降低,紅光降低,b值增加,黃光增加,當p H 值為3～4時,染色織物為紅色色譜,當p H值為5～8時則呈現黃色色譜。

表2 不同染色p H 值時醋/滌混紡織物的顏色參數

2.3 染色溫度對染色效果的影響

溫度過高容易影響醋酸纖維的斷裂強力,因此控制染色溫度在50～100 ℃之間[12-13]。由表3可知,染色溫度升高,K/S值顯著升高,L降低,a和b值則無明顯變化,說明染色溫度對醋/滌混紡面料的染色色深值影響較大,而對色光無明顯影響。這是因為醋酸纖維和滌綸纖維類似,其分子鏈結構排列緊密,低溫條件下茜草色素分子難以進入纖維內部,溫度升高,分子鏈運動能力增大,鏈與鏈之間的間隙增大,色素分子更容易進入纖維內部,得色量提高。因此,當使用硫酸銅作為媒染劑時,染色最佳溫度為100 ℃。

表3 不同染色溫度時醋/滌混紡織物的顏色參數

2.4 染色時間對染色效果的影響

以硫酸銅為媒染劑,在p H 值3、染色溫度100 ℃條件下,按照1.2.3節前媒染色方法對醋/滌混紡面料進行染色,不同染色時間的染色效果如圖2所示。由圖2可知,染色時間在60 min前,延長染色時間有利于染料上染,K/S值隨染色時間延長而增大;當達到染色平衡后,茜草色素在高溫條件下水解或結構發生改變,繼續延長染色時間得色量下降。綜上,采用前媒染色法,以硫酸銅為媒染劑的染色最佳工藝條件為:p H 值3、染色溫度100 ℃、染色時間60 min。

圖2 不同染色時間醋/滌混紡織物的K/S 值

2.5 染色牢度

在上述最佳染色工藝條件下,使用茜草染料對醋/滌混紡織物進行染色。測試其耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度,結果見表4。從表4可以看出,與直接染色相比,茜草色素在硫酸銅的絡合作用下,各項色牢度普遍有所提高,耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均能達到4～5級以上,滿足國家標準。

表4 不同染色時間醋/滌混紡織物的顏色參數

3 結束語

采用酸提取法提取茜草色素,對醋/滌混紡織物進行染色,得到最佳染色工藝為:以硫酸銅為媒染劑、前媒染法、染液p H 值3、染色溫度100 ℃、染色時間60 min。染色后,醋/滌混紡織物耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均能達到4～5級以上。