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研究了天然染料高粱紅對柞絲綢的預媒、后媒法染色性能
中国纺织网
2008/3/25
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劉治梅,林 杰(遼東學院 材料与化工學院,遼宁 丹東 118003)作者簡介﹕劉治梅(1965— ),女,高級實驗師,主要從事輕化工程專業的實驗教學及科研工作。



    摘要﹕分別以金屬鹽和有机酸為媒染劑,研究了天然染料高粱紅對柞絲綢的預媒、后媒法染色性能。結果表明,金屬媒染劑和有机酸媒染劑對高粱紅染料的染色性能均有所提高,其中金屬媒染劑的效果較好,且后媒法好于預媒法。兩种媒染劑對其牢度都有所提高。

    關鍵詞﹕高粱紅﹔天然染料﹔金屬媒染劑﹔有机酸媒染劑﹔柞絲綢



    隨著綠色染整的發展,天然染料日益深入人心。高粱紅是從高粱殼中提取的,利用這些廢棄物提取天然色素高粱紅色素,來源方便、成本低廉、供應丰富、加工工藝簡單、安全無毒、色澤自然。因此,高粱紅作為天然染料有著廣闊的發展空間。天然染料通過媒染不僅可以丰富色相,而且其牢度得以提高。本文以金屬、稀土和有机酸作為媒染劑,研究天然染料高粱紅對柞絲綢的染色性能,分析了几种媒染劑的媒染原理,比較了直接染色、預媒、后媒3种方法對柞蚕絲綢的染色效果及染色性能。

    1 天然染料高粱紅的物化性質及媒染机理

    1﹒1 物化性質

    高粱紅染料存在于高粱殼、籽皮、稈中,主要成分為黃酮衍生物,為异黃酮半乳糖甙。高粱紅為紅棕色無定形粉末、液体、糊狀物或塊狀物,略有特殊气味。高粱紅的顏色呈深棕紅色,在可見光區域找不到波長。分別用不同的緩沖溶液調其 pH 值,觀察溶液的 pH 值對染料顯色的影響。發現該染液隨 pH 值的增大,吸光度增加,溶液的顏色從 pH2~12 依次為﹕淺黃色→棕黃色→棕紅色→深棕紅色,具有較好的耐光性。水溶液呈透明紅棕色。高梁紅色素為典型黃酮類化合物,具有較強的抗氧化活性,其抗氧化能力与黃酮化合物含量成正比[1]。

    1﹒2 媒染机理

    1﹒2﹒1 金屬鹽媒染机理

    金屬元素作為媒染劑對織物進行媒染染色,是天然染料—金屬—織物三者之間形成穩定絡合物的過程,其中金屬离子起絡合作用,它作為中心离子与作為配位体的帶負電的染料陰离子絡合。在天然染料染色過程中,通過染料—金屬—纖維之間的相互作用,形成了穩定的三元或多元絡合物,從而獲得較好的染色效果。

    1﹒2﹒2 有机酸媒染机理

    有机酸作為媒染劑對織物進行媒染染色,是天然染料—有机酸—織物三者之間形成穩定絡合物的過程。有机酸結构中一般都含有多個—OH,容易与纖維之間以氫鍵、范德華力結合[2]。

    2 實驗部分

    2﹒1 實驗材料与儀器

     材料﹕柞蚕絲(5023 平紋綢,丹東絲綢一厂)。

     藥品﹕天然高粱殼(丹東產)﹔CeCl2,FeSO4‧7H2O,Al2(SO4)3,SnCl2,單宁酸,琥珀酸,酒石酸,檸檬酸,以上藥品均為化學純。

    儀器﹕分光光度儀,721 Y541B 型摩擦牢度試驗儀,COLOR-EYE3100 型測色儀(美國),HZ-9613Y 型恒溫振蕩器,25型酸度計。

    2﹒2 染料提取實驗

    取高粱殼 20g于 1 000mL燒杯中,向其中加入 10g/L的 NaOH 溶液 500mL,于振蕩器中在 100℃條件下浸提4h,取出分离液再向其中加入 500mLNaOH溶液,浸提4h,靜置,過濾,即得高粱紅染料溶液。

    2﹒3 染色實驗

    直接染色 以 1︰ 浴比取染料于 250mL 錐形瓶50中用乙酸調節 pH 值到 5 左右,然后 60℃入染,15min升溫至 90℃后恒溫續染 30min,而后取出織物用清水洗去浮色,用 5g/L 的皂洗液、浴比 1︰ 于 90℃條件下    50皂煮 15min,清洗后陰干。

    預媒法媒染染色 將潤濕的織物放入含媒染劑(媒染劑的質量- 体積分數皆為 5g/L)的溶液中,于 60℃處理 45min 后取出﹔再置入含有天然植物染液的染浴中,于 90℃染色 60min,水洗,皂煮,水洗并烘干。

    同浴法媒染染色 將潤濕的織物放入含媒染劑和天然植物染液的染浴中,于 90℃ 染 60min,水洗,皂煮,水洗并烘干。

    后媒法媒染染色 將潤濕的織物放入含有天然植物染液的染浴中,于 90℃直接染色60min﹔然后降溫至70℃,加入媒染劑再升溫至90℃,媒染染色30min,水洗,皂煮,水洗并烘干[3,4]。

    2﹒4 染色性能測試

    2﹒4﹒1 色度指標

    ΔE值代表色差大小(本文均是用染色試樣同坯布相比較)﹔ L代表明度值大小﹔a代表偏紅或偏綠值大小(+a偏紅﹔-a偏綠)﹔ b代表偏黃或偏藍值大小(+b偏黃﹔-b偏藍)﹔計算出c和H°,c代表彩度值大小,值越大說明顏色越純,H°代表色相角大小。

    2﹒4﹒2 染色牢度測定

    耐摩擦牢度﹕參照 GB/T 3920—1997《紡織品色牢度試驗 耐摩擦色牢度》規定測試﹔耐皂洗牢度﹕參照GB/T 3921—1997《紡織品耐洗色牢度試驗方法》測試。

    3 結果与討論

    3﹒1 媒染方法的選擇

    高粱紅染料在預媒法和后媒法染色中,可獲得較高的上染率,得到較好的染色效果﹔而同浴媒法,染浴中產生較多沉淀,不适合該染料的染色。与預媒法相

比,后媒法顏色較深。預媒染色媒染劑對染料的作用強于對纖維的作用,与纖維作用的媒染劑量就較少,導致染色后 ΔE值較小。而后媒染色,染料先上染纖維再和媒染劑發生絡合,可大大提高染料的固著率,后媒法染色 ΔE值較高,再則在后媒染色中,吸附到纖維表面上的染料分子立即与金屬离子形成一种不溶性絡合物而固定在纖維上﹔而在預媒染中,一些媒染劑會從織物上剝落下來進入染浴,在染浴中与染料分子形成不溶性絡合物而使染料的濃度降低。

    3﹒2 金屬鹽媒染劑染色性能的分析



    金屬鹽媒染染色性能見表 1。由表 1 可以看出,金屬鹽媒染劑媒染后, ΔE值增大,織物表面深度增加,后媒的效果好于預媒,ΔL的變化与ΔE的變化相反,ΔL減少,織物表面皆變暗,其中FeSO4、SnCl2變暗多,并且后媒比預媒變化大,無論是經 SnCl2 預媒還是后媒媒染后紅光增加均較多,顏色偏紅。柞蚕絲綢在金屬媒染劑媒染染色中,以 SnCl2、FeSO4 做媒染劑的織物得色較深,以 CeCl2 做媒染劑時織物得色最淺,以SnCl2 、CeCl2做媒染劑時織物艷度較好、紅光較重,以FeSO4 做媒染劑時織物艷度最差,織物紅光、黃光最弱。媒染后,除SnCl2 外色相角增大,就色牢度而言,由于媒染劑的加入,色牢度都明顯增大,表明染料与媒染劑絡合后,所形成的不溶性染料与纖維具有良好的結合力。比較而言,后媒法媒染色得到染色效果最佳。

    3﹒3 有机酸媒染劑染色性能的分析



    有机酸媒染的染色性能見表 2。柞蚕絲在有机酸媒染劑預媒染色中,以酒石酸、琥珀酸做媒染劑時織物得色較重,以單宁酸做媒染劑時織物得色最淺,但織物艷度較好,紅光、黃光較重,以琥珀酸做媒染劑時織物紅光、黃光最弱。而在后媒染色中,以檸檬酸做媒染劑時織物得色最深,以琥珀酸做媒染劑時織物得色最淺。總体從 ΔE值來看,提高不顯著。

    3﹒4 媒染劑的選擇

    就色深效果來看,金屬鹽媒染劑媒染后 ΔE 遠大于有机酸媒染劑的 ΔE,從牢度而言,金屬鹽媒染劑的牢度好于有机酸媒染劑的牢度,因為金屬离子、染料离子、纖維所形成的配位鍵要遠大于有机酸和染料与纖維所形成的氫鍵及范德華力,所以金屬鹽媒染劑的牢度好于有机酸媒染劑的牢度。

    4 結論

    (1)天然染料高粱紅是一种优良的媒染染料,在酸性條件下,媒染柞絲綢,織物表面色深增加,通過媒染丰富了織物的色相,并且耐洗牢度和摩擦牢度均得到提高,除單宁酸媒染外,其他可達 4 級。

    (2)天然染料高粱紅媒染法染柞絲綢,后媒法与預 媒染色相比,后媒法染柞蚕絲織物得色深、艷度好。金屬媒染劑的染色效果比有机酸媒染劑的染色效果好。柞蚕絲最好采用金屬媒染劑后媒染色,且金屬媒染劑以 FeSO4、SnCl2 染色性較好。



    參考文獻﹕

  1王建英﹒高梁皮色素的提取及性能研究[J]﹒化學世界,1997(4)﹕211-213﹒

   2張建波﹒棉織物的天然染料媒染工藝研究[J]﹒印染,(16)﹕2005:8-11﹒

   3黃旭明﹒茶葉染料對真絲綢染色性能初探[J]﹒絲綢,2006(6)﹕31- 33﹒

   4楊東洁,鄭光洪﹒茜草在天然纖維染色中的應用J﹒絲綢,2000(12)﹕ 19-21﹒
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