楓葉色素對真絲織物的染色研究

鐘永達 陳振鵬 游奕楠 鄧子銘 董鳳春

（五邑大學紡織材料與工程學院，廣東 佛山 528051）

1 試驗部分

1.1 主要實驗材料及儀器

主要實驗材料：楓葉，真絲織物，無水乙醇，蒸餾水，氫氧化鈉，冰醋酸，十二水硫酸鋁鉀。

表1 實驗儀器

1.2 楓葉預處理與染液提取

預處理工藝流程：稱取新鮮楓葉500g→自來水清洗3 次→自然晾干24h→烘箱烘干（60℃，3h）→真空塑封保存。

染液提取：使用電子天平稱取預處理后的干楓葉20g，加入400ml 蒸餾水后進行密封，靜置冷泡72h，隨后對溶液進行過濾、抽濾處理，使溶液澄清無雜質，隨后將澄清液置于90℃恒溫水浴鍋保溫90min，得到楓葉黑色染液，備用。

1.3 染色工藝

1.3.1 直接染色工藝

取一定體積的楓葉染液，2×2cm 真絲織物，調節pH后以2℃/min 升溫至90℃，保溫90min；染畢用60℃溫水清洗2 遍，洗凈后烘干。

1.3.2 預媒染工藝

使用10g/L 的十二水硫酸鋁鉀溶液，浴比1∶50，調節pH 后以2℃/min 升溫至60℃，保溫30 min，用清水洗凈后按照1.3.1 節步驟進行染色。

1.3.3 同媒染工藝

在染液中加入10g/L 的十二水硫酸鋁鉀溶液，經充分攪拌均勻后，按照1.3.1 節步驟進行染色。

1.3.4 后媒染工藝

按照1.3.1 節步驟染色后，加入10g/L 的十二水硫酸鋁鉀溶液，浴比1：50，調節pH 后以2℃/min 升溫至60℃，保溫30 min；洗凈后烘干。

1.4 測試方法

采用染色織物K/S 值大小衡量染色效果的好壞，K/S 值的測定采用Datacolor SF600 型電子測色配色儀，測試4 次后取平均值。

2 結果與討論

2.1 染色方法對染色效果的影響

量取50ml 楓葉黑色染液，染色溫度設定為90℃，染色時間為90min，染液pH=3；其他工藝按1.3 節步驟對2×2cm 的真絲織物進行不同染色方法實驗，染畢用60℃溫水清洗2 遍，洗凈后在60℃條件下烘干再分別測量其K/S 值，結果見表2。

表2 染色方法對染色效果的影響

由表2 的K/S 值得出，直接染色和預媒染對織物染色的效果最佳，后媒染染色效果最差；為了得到較為深色的黑色面料，在綜合考慮經濟效益和時間成本后，后續實驗采用直接染色的染色方法。

2.2 染液用量對染色效果的影響

分別量取50ml、100ml、150ml、200ml、250ml 的楓葉染液，在pH=3，染色溫度90℃的條件下對2×2cm 真絲織物進行水浴鍋保溫90min，按1.3.1 直接染色工藝進行染色。染畢用60℃溫水清洗2 遍，洗凈后在60℃條件下烘干再分別測量其K/S 值，將所得數據制成圖表，結果如圖1 所示。

圖1 染液用量對染色效果的影響

由圖1 可知：隨著染液用量的增加，K/S 值的變化量極小，染液用量對織物得色量影響較小。由實驗數據可推測，50ml 楓葉染液對于2×2cm 的真絲織物的最大上染率已達到飽和，增加染液用量對織物的上染率影響不大，故K/S 值無明顯變化。因此綜合考慮到經濟效益、節約成本等問題，本實驗染液用量采用50ml。

2.3 染液pH 值對染色效果的影響

取50ml 楓葉染液，調節染液pH 值，pH 值范圍為3～11；在染色溫度90℃，染色時間90min 條件下，按1.3.1直接染色工藝對2×2cm 真絲織物進行染色。染畢用60℃溫水清洗2 遍，洗凈后在60℃條件下烘干再分別測量其K/S 值，將所得數據制成圖表，結果如圖2 所示。

圖2 pH 對染色效果的影響

由圖2 可知：pH 為3 時，楓葉染真絲織物得色量最高；pH 為4～6 時真絲織物得色量有所降低，pH 為7～9時，真絲織物得色量大幅下降，pH=11 時，染料上染效果最差。這主要與真絲的結構有關，真絲由絲膠和絲素組成，絲素中的無定形區部分比較松散，在水中容易膨化，有利于纖維的染色。當pH 低于真絲的等電點時，纖維上的氨基同時離子化，此時纖維帶正電荷，能與染液中帶負電荷的羥基進行結合。由于真絲織物長時間處在強酸或堿性溶液中，強度損失較大，故選擇pH=3 的弱酸性條件染色。

2.4 染色溫度對染色效果的影響

取50ml 楓葉染液，設定pH=3，染色溫度50～100℃，保溫90min，按1.3.1 直接染色工藝對2×2cm 真絲織物進行染色，染畢用60℃溫水清洗2 遍，洗凈后在60℃條件下烘干再分別測量其K/S 值，將所得數據制成圖表，結果如圖3 所示。

圖3 溫度對染色效果的影響

由圖3 可知：在染色溫度為50～90℃時，織物上染率隨溫度升高而增大，在90℃時上染率達到最大值。在90℃后繼續升溫，織物上染率有所下降。溫度升高，染料分子動能增大，更容易上染纖維，但在100℃染色時，真絲織物得色量下降，溫度過高時楓葉染料色素被破壞。因此，為了得到更好的染色效果，染色溫度選擇為90℃。

2.5 染色時間對染色效果的影響

取50ml 楓葉染液，pH=3，染色溫度90℃，染色時間為60～120min，按1.3.1 直接染色工藝對2×2cm 真絲織物進行染色。染畢用60℃溫水清洗2 遍，洗凈后在60℃條件下烘干再分別測量其K/S 值，將所得數據制成圖表，結果如圖4 所示。

圖4 染色時間對染色效果的影響

由圖4 可知，隨著染色時間的延長，織物K/S 值快速提高，在60～90 min 范圍，織物K/S 值提升速率最大，說明此時織物上染速率最快；在90～120 min 范圍，K/S 值增加不明顯。染色時間在60～90min 內，真絲織物的無定型區比較松弛,在水中容易膨化,有利于染料擴散入纖維內部而染著，上染速率明顯提高，色素附著度高，K/S 值大。染色時間在90～120min 中，由于纖維附著色素逐漸趨于飽和，上染速率下降，K/S 值變化不大。綜合考慮染色效果與節能減排，染色時間為90 min 較適宜。

3 結論

（1）不同染色方法的K/S 值大小的關系為：預媒染＞直接染色＞同媒染＞后媒染。

（2）不同染液用量對K/S 值大小的關系為：150ml＞200ml＞250ml＞100ml＞50ml，但總體效果基本持平，綜合考慮能耗與成本，50ml 染液為最佳。

（3）不同染液pH 對K/S 值大小的影響為：pH 為3～11 中，K/S 值從高依次降低，pH=3 為最高，pH=11 為最低，故染液pH=3 時為最佳。

（4）不同染色溫度對K/S 值大小的關系為：90℃＞80℃＞100℃＞70℃＞60℃＞50℃。

（5）不同染色時間對K/S 值大小的關系為：時間為60～120min 中，K/S 值從低依次升高，但在90～120min 中K/S 值大小基本持平，綜合考慮生產效率及節能減排等方面，染色時間90min 為最佳。

（6）在綜合考慮染色效果、經濟、環保、節能減排等情況后，由以上試驗得知，最佳染色工藝為：楓葉染液用量50ml，染液pH=3，染色溫度90℃，染色時間90min，染色方法為直接染色。