蚕丝织物食用靛蓝色素染色工艺研究

张 伟

(盐城纺织职业技术学院 轻化工程系，江苏 盐城 224005)

蚕丝织物食用靛蓝色素染色工艺研究

张 伟

(盐城纺织职业技术学院 轻化工程系，江苏 盐城 224005)

传统还原靛蓝染料易损伤蚕丝纤维而不适合蚕丝织物染色，研究采用食用靛蓝色素对蚕丝织物进行染色，达到了还原靛蓝的染色效果。结果表明，在染料质量浓度0.4 g/L的情况下，靛蓝色素对蚕丝织物的最佳染色条件为：pH6，电解质硫酸钠质量浓度15 g/L，染色温度80 ℃，染色时间60 min。染色后，靛蓝色素色相与还原靛蓝接近，实现了蚕丝织物染色后的靛蓝效果。在最佳工艺条件下并经简单的固色处理后，靛蓝色素对蚕丝织物的染色后上染率、匀染性、色牢度均达到加工和服用要求。

靛蓝色素；蚕丝织物；色牢度；匀染性

蚕丝属蛋白质纤维。蚕丝纤维分子结构中，既含有酸性基团(—COOH)，又含有碱性基团(—NH2—OH)，呈两性性质。酸和碱都会促使蚕丝纤维水解，水解程度与溶液的pH值、处理的温度时间和溶液的浓度都有很大关系。酸对丝素的作用较碱弱。目前蚕丝纤维主要用酸性染料和活性染料进行染色。

还原靛蓝的分子结构中含有羰基，染色时需要在强还原剂和碱性条件下，将染料还原成可溶性的隐色体钠盐才能上染纤维，隐色体上染纤维后再经氧化，重新转变为原来不溶性的染料而固着在纤维上。目前靛蓝广泛应用于纤维素织物尤其是纯棉牛仔布的着色，经过染料的还原和溶解、隐色体上染、隐色体氧化、后处理4个步骤，从而达到染色的目的，其独特的风格风靡全球[1-5]。文献[6-7]报道了还原靛蓝对蚕丝的染色工艺研究，发现还原靛蓝的碱性染色条件难免会对纤维造成损伤，影响最终产品的质量和风格。

从分子结构(图1)上看，靛蓝色素与还原靛蓝结构相似，与还原靛蓝相比，靛蓝色素在苯环2位上多了两个磺酸基。从染料化学理论可以分析，靛蓝色素应属于酸性染料，可以通过离子键上染羊毛纤维，另外，磺酸基为特殊助色团，它的存在只增加染料的水溶性，对发色基团并无显著影响。因此，理论上可以用靛蓝色素对羊毛纤维染色，并能染出还原靛蓝效果。那么，靛蓝色素是否也能用于蚕丝织物的染色，并染出还原靛蓝效果呢？本研究采用食品工业中常称为靛蓝色素的靛蓝二磺酸钠对蚕丝织物进行染色，探讨染色的最佳工艺条件，以期利用蚕丝与靛蓝的特殊理化性能，在蚕丝织物上再续世人“蓝色情缘”和“牛仔情缘”的愿望。

图1 分子结构Fig.1 Molecular structure

1 试 验

1.1 试验材料与仪器

试验材料：精练蚕丝织物，150 g/m2纯棉漂白布，靛蓝色素(珠海锦田天然色素有限公司)，还原靛蓝(广东齐云生物技术有限公司)，固色剂WS(盐城市美丰助剂有限公司)，硫酸、硫酸钠、烧碱、保险粉(分析纯，天津永大化学试剂有限公司)。

试验仪器：YP102N电子天平(上海天平仪器厂)，721型光电分光光度仪(上海天美科学仪器有限公司)，Datacolor 600分光光度仪(瑞士Datacolor公司)，HH-S型恒温水浴锅、SW-12A型耐洗色牢度仪、Y571B型摩擦牢度仪(南通三思公司)。

1.2 试验方法

靛蓝色素质量浓度0.4 g/L，浴比1∶50，调节pH值为2～7，加盐0～20 g/L，40 ℃入染，升温至一定温度，染色一定时间取出，水洗。

1.3 测试方法

1.3.1 颜色参数

用Datacolor 600分光光度仪对染色织物进行颜色参数a、b、h、K/S的测定。其中a为红绿方向颜色参数，b为黄蓝方向颜色参数，h为色相角，K/S为染色深度。测色条件为D65光源，10°视场。

1.3.2 摩擦牢度

按GB/T3920－1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定。1.3.3 耐洗牢度

按GB/T3921.1－1997《纺织品 色牢度试验 耐洗色牢度：试验1》测定。1.3.4 上染率(E)

采用残液比色法测定，染液的吸光度在72l型光电分光光度仪上测定，采用lcm的比色皿，E按式(1)计算：

式(1)中：A0和A1分别为染色前后染液的吸光度。

1.3.5 匀染性

2 结果与讨论

2.1 靛蓝色素的上染性能

2.1.1 染浴pH值对染色深度的影响

在靛蓝色素质量浓度0.4 g/L，浴比1∶50，盐20 g/L，染色温度80 ℃，为染色60 min条件下，对蚕丝织物进行染色，染浴pH值对染色深度的影响结果见图2。从图2可以看出，染浴pH值小于6时，各酸性条件下染色深度相差不大，当pH值大于6后，染色深度下降明显。又因为丝素对酸的稳定性比羊毛差，在强酸性条件下染色时，蚕丝的光泽、手感、强力都受到影响，所以将染色pH值定为6较合理。另外，丝素的等电点pH值为3.5～5.2，此时染料分子与蚕丝结合的形式有范德华力、氢键、离子键。

图2 染色pH值对染色深度的影响Fig.2 Effects of dyeing pH values on dyeing depth

2.1.2 染色温度对染色深度的影响

在靛蓝色素质量浓度0.4 g/L，浴比1∶50，加盐20 g/L，pH6，染色时间60 min条件下，对蚕丝织物进行染色，染色温度对染色深度的影响结果见图3。

由图3可见，染色深度随染色温度的升高而增加。随着温度的升高，染料在染液中的聚集程度下降，同时，纤维的膨化程度提高，染料在纤维的吸附和向纤维内部扩散的速率加快。因为蚕丝织物一般比较轻薄，对光泽要求较高，表面容易擦伤，若长时间沸染，织物之间相互摩擦，易造成局部“灰伤”。所以染色不易选择沸染。考虑到80 ℃以后染色深度增加较缓慢，温度对染色深度的影响不明显，所以选择染色温度为80 ℃。

图3 染色温度对染色深度的影响Fig.3 Effects of dyeing temperature on dyeing depth

2.1.3 染色时间对染色深度的影响

在靛蓝色素质量浓度0.4 g/L，浴比1∶50，加盐20 g/L，pH6，染色温度为80 ℃条件下，对蚕丝织物进行染色，染色时间对染色深度的影响结果见图4。由图4可见，随时间的增加，染色深度有增加的趋势，且时间太长会影响蚕丝的手感和强力。最终，将染色时间定为60 min。

图4 染色时间对染色深度的影响Fig.4 Effects of dyeing time on dyeing depth

2.1.4 电解质硫酸钠质量浓度对染色深度的影响

在靛蓝色素质量浓度0.4 g/L，浴比1∶50，pH6，染色温度80 ℃，染色时间60 min条件下，电解质硫酸钠质量浓度对染色深度的影响结果见图5。从图5可以看出，硫酸钠对染色过程有促染效果，染色深度随着硫酸钠质量浓度的增加而增加，且速率先快后慢，在达到15 g/L后，影响效果不明显。丝素的等电点pH值为3.5～5.2，染色pH值为6，在等电点以上，蚕丝与染料分子带相同电荷，电解质的加入能够对纤维上所带的负电荷和染浴中染料所带的负电荷起到屏蔽作用，大大降低染料上染纤维的障碍，起促染作用。当电解质硫酸钠质量浓度达到15 g/L后，促染作用增加不明显。

综上可得，在染料质量浓度0.4g/L的情况下，靛蓝色素对蚕丝织物的染色条件为，pH6，电解质硫酸钠质量浓度15 g/L ，染色温度80℃，染色时间60min。

图5 电解质硫酸钠质量浓度对染色深度的影响Fig.5 Effects of mass concentration of electrolyte sodium sulfate on dyeing depth

2.2 染色效果

对靛蓝色素染色后的蚕丝织物和还原靛蓝染色后的棉织物分别进行颜色参数a、b、h测试，结果如表1所示。从表1中数据可以看出，与还原靛蓝染色比较，靛蓝色素染色后黄蓝颜色参数b相差不大，红绿颜色参数a差别较大，靛蓝色素染色效果比还原靛蓝偏绿；总体上看，靛蓝色素色相角h略小于还原靛蓝色，但都在蓝光范围内，靛蓝色素与还原靛蓝色相接近，略微偏绿光。

表1 靛蓝色素与还原靛蓝染色后色相参数比较Tab.1 Comparison of hue parameters after dyed by Indigo Carmine and reduction indigo

从表2中数据可见，靛蓝色素对蚕丝织物染色后，牢度较差，尤其是湿处理牢度，选用无醛固色剂WS进行初步的固色试验，改善其染色牢度。改性染色后织物在2 %固色液中，浴比1∶50，40 ℃处理10 min，水洗，测试色牢度。经固色处理后，染色牢度能提高0.5～1级，基本达到服用要求。靛蓝色素对蚕丝织物上染率高，染色过程染料利用率高，在优选的工艺条件下染后匀染性好，S(λ)为0.07。

表2 靛蓝色素蚕丝纤维染色后质量指标Tab.2 Quality index of silk fi ber dyed with Indigo Carmine

3 结 论

1)在染料质量浓度0.4 g/L的情况下，靛蓝色素对蚕丝织物的染色条件为：pH6，电解质硫酸钠15 g/L，染色温度80 ℃，染色时间60 min。

2)根据蚕丝与靛蓝的特殊理化性能，利用靛蓝色素染色后色相与传统的还原靛蓝色相接近，实现了蚕丝织物染色后的靛蓝效果。

3)在最佳工艺条件下染色并经过简单的固色处理后，靛蓝色素对蚕丝织物的染色上染率、匀染性、色牢度均达到加工和服用要求。

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Research on dyeing process of Indigo Carmine on silk fabric

ZHANG Wei

(Department of Light-Chemical Engineering, Yancheng Textile Vocational and Technical College, Yancheng 224005, China)

Traditional reduction indigo dye is not suitable for silk fabric dyeing as it is easy to damage silk fabric. This study dyes silk fabric by using Indigo Carmine in order to realize dyeing effect of reduction indigo dye. The results show that, in the condition of 0.4 g/L dye concentration, the best dyeing conditions of indigo carmine for silk fabric are: pH value 6, mass concentration of electrolyte sodium sulfate is 15 g/L, dyeing temperature is 80 ℃ and dyeing time is 60 min. After the dyeing, hue of Indigo Carmine is close to reduction indigo dye, realizing indigo effects after being dyed with silk fabric. Under the optimum processing conditions,by a simple color fixing processing, exhaustion rate, levelness and color fastness can meet processing and wearing requirements.

Indigo Carmine; Silk fabric; Color fastness; Leveling property

TS195.6

A

1001-7003(2012)11-0015-03

2012-05-17；

2012-09-26

张伟(1982－ )，男，讲师，主要从事生态印染加工技术研究。