中草药茜草染料对粘胶非织造布染色工艺探讨

朱正锋，韩 倩，周丽娟，张 品

（中原工学院，郑州450007）

中草药茜草染料对粘胶非织造布染色工艺探讨

朱正锋，韩 倩，周丽娟，张 品

（中原工学院，郑州450007）

以粘胶非织造布（100g／m2）为载体，探讨了茜草染液的染色工艺参数对其染色效果的影响.试验采用先媒后染工艺，以明矾作为媒染剂，媒染剂用量为8%（o.w.f），媒染时间为20min，在单因子试验基础上通过L9（34）正交工艺优化，以反射率及色牢度等作为考核指标，得到茜草染粘胶非织造布的最佳工艺参数：染液浓度3%、染色温度100℃、染色时间30min、染液pH值12.试验结果对同类研究探讨具有一定的参考价值.

茜草；粘胶非织造布；色牢度；正交优化；色特征值

茜草（Rubia cordifolia L.）的干燥根及根茎富含蒽酮类、紫茜素、茜素等化学物质，是一种始用于商周时代的红色植物染料［1］.其水提取液对金黄色葡萄球菌、肺炎双球菌、流感杆菌及部分皮肤真菌有一定的抑制作用［2］.本课题以天然茜草为基材，用水提法制备了茜草红色染料，通过L9（34）正交优化试验研究了该染料对粘胶非织造布的染色工艺，可对同类研究提供一定的参考价值.

1 试 验

1.1 试验材料与仪器

（1）材料：粘胶非织造布（100g／m2），茜草（药店市售，粉碎至约120目），明矾（KAl（SO4）2·12H2O），盐酸（HCl），氢氧化钠（NaOH），皂片.

（2）主要仪器：YP202精密电子天平（感量200g／1mg），万用电炉DL－1，DZKW－S－4型电子恒温水浴锅（北京市永光明医疗仪器厂），Y571L摩擦色牢度仪（莱州市电子仪器有限公司），YG611A日晒色牢度仪（常州纺织仪器厂有限公司），SW－12（L）耐洗色牢度试验机（莱州市电子仪器有限公司），YG631型汗渍色牢度仪（莱州市电子仪器有限公司），Datacolor SF600X电脑测配色仪（美国Datacolor公司），7230分光光度计（厦门分析仪器厂），PHS－25型精密pH计（上海盛磁仪器有限公司）.

1.2 试验方法

1.2.1 茜草染液的水提制备

先将30g茜草加适量的水浸泡，发酵24h（以切断色素与葡萄糖母体的连接，减小上染过程的空间位阻效应［3］），然后将茜草洗净捞出，在酒精浓度为60%（V／V）的加热回流装置上沸煮1.5h，回流提取2次，合并提取液，过滤，浓缩制成浓度为5%的茜草染液（染液实际浓度由7230分光光度计测定）.

1.2.2 染色性能测试

用Datacolor SF600X电脑测配色仪测试染色后粘胶非织造布的反射率R、颜色特征值Lab、与未染色原样色差△E等颜色特征值.耐日晒色牢度按GB／T8427－1998测定［4］；耐皂洗色牢度按 GB／T3921.1－1997测定［5］；耐汗渍色牢度按 GB／T3922－1995测定［5］；耐摩擦色牢度按GB／T3920－1997测定［5］.每指标分别测试3次，计算平均值.

1.2.3 染色试验

采用先媒后染工艺，将取自同一样本的粘胶非织造布在20℃时投入明矾媒染液（8%（o.w.f），媒染20min，固定浴比1∶50.选取染液浓度、染色温度、pH值、染色时间分别进行单因子优化及正交试验，每因子试验3次.

（1）染液浓度优化.固定染色温度100℃，染色时间30min，染液pH值6，染液浓度分别为1%、2%、3%、4%、5%.

（2）染色温度优化.固定染液浓度3%，染色时间30min，染液pH值6，染液温度分别为70℃、80℃、90℃、100℃.

（3）染色时间优化.固定染液浓度3%，染色温度100℃，染液pH值6，染色时间分别为10min、20min、30min、40min.

（4）染液pH值优化.固定染液浓度3%，染色温度100℃，染色时间30min，染液pH值分别为4、5、7、9、12.

（5）染色工艺正交优化.在单因子试验基础上，选用L9（34）正交工艺进行优化.正交设计表如表1所示.

表1 茜草染色正交设计因素与水平表

2 结果与讨论

2.1 单因子对染色后材料的反射率的影响

单因子对茜草染色后材料在可见光范围内的反射率的影响如图1所示.

2.2 单因子对染色后材料的颜色特征值的影响

单因子对茜草染色后材料的颜色特征值的影响如表2所示.

综合分析图1和表2，得到如下结论.

（1）从图1可知：

①在可见光范围内，染液浓度、染色温度、染色时间、染液pH值对反射率R的影响曲线形态一致，呈S形.

表2 单因子染色后材料的颜色特征值

②经茜草染料染色的粘胶非织造布主反射区间为波长650～780nm的橙红色区域，染色后材料反射率为60%～80%；且随着染液浓度增大，材料反射率以一定梯度增大.

③随着染液pH值增大、染色时间增长，染色后材料反射率呈降低趋势.

（2）从表2可知：

①随着染液pH值的增大，染色后材料的亮度值L以一定梯度降低；其余各因子参数对亮度的影响不明显.

②特征值a越大，说明染色后材料越红.经茜草染料染色的粘胶非织造布主反射区间的橙红色区域，其a值在10.85～20.22之间，较集中；且随着染液浓度增大、染液pH值增大，染色后材料的a值呈增大趋势.

③特征值b越大，说明染色后材料偏黄色光.经茜草染料染色的粘胶非织造布主反射区间的橙红色区域，其b值在11.75～26.76之间，较分散.染液浓度、染色时间2个参数的取值对b值的影响不大；染色温度升高，b值减小；染液pH值增大，b值呈一定梯度降低.

④各因子参数的取值对色差ΔE的影响无明显区别.

（3）根据试验结果和实际生产中对成本控制的需要，本研究选取染液浓度2%～4%、染色温度80～100℃、染色时间20～40min、染液pH值7～12进行正交试验优化.

2.3 正交试验结果与分析

2.3.1 正交试验结果

茜草染色性能正交优化试验结果如表3所示.

表3 茜草染色性能正交优化试验分析表

2.3.2 影响因素排序分析

由表3的计算结果（这里从略）进行影响因素排序分析，可以得出：影响R的因素排序为D＞A＞C＞B；影响K／S的因素排序为A＞D＞C＞B；影响耐皂洗色牢度的因素排序为A＞D≥B＞C；影响耐日晒色牢度的因素排序为B≥D＞A＞C；影响耐摩擦色牢度的因素排序为C＞B≥A≥D；影响耐汗渍色牢度的因素排序为B＞A≥C≥D.

分析可知，本正交优化试验得到的茜草染色最优工艺组合方案为A2B3C2D3，即最优染色工艺参数是：染液浓度3%，染液pH值12，染色时间30min，染色温度100℃.

采用最优工艺参数做验证试验，结果如表4所示.

表4 最佳工艺参数验证结果

3 结 语

（1）试验得到中草药茜草染料染粘胶非织造布的最优工艺：运用前媒染色法，采用明矾作为媒染剂，媒染剂用量为8%（o.w.f），媒染时间为20min，染液浓度为3%，染色温度为100℃，染色时间为30min，染液pH值为12；

（2）试验发现，茜草染液用于粘胶非织造布染色时，上染速度快，采用先媒后染工艺，染色效果好，织物的各项色牢度可达3级，具有一定的使用价值.

［1］ 孙云嵩.茜草——红色的植物染料［J］.丝绸，2001（11）：20－22.

［2］ 高学敏.中药学［M］.北京：中国中医药出版社，2007：298.

［3］ 榕嘉.茜草的性能和染色试验［J］.丝绸，2002（2）：28－29.

［4］ 纺织工业标准化研究所.中国纺织标准汇编——基础标准与方法标准卷2［M］.北京：中国标准出版社，2007.

［5］ 纺织工业标准化研究所.中国纺织标准汇编——基础标准与方法标准卷1［M］］.北京：中国标准出版社，2007.

The Study on the Dyeing Process of Madder on Viscose Non－woven Fabric

ZHU Zheng－feng，HAN Qian，ZHOU Li－juan，ZHANG Pin
（Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，China）

In this study，viscose non－woven fabric（100g／m2）as the carrier of the madder dye liquor dyeing process parameters effect is studied.Experiments using the first media dyeing，alum as a mordant，mordant amount of 8% （o.w.f），mordant time of 20min，by L9（34）orthogonal process optimization on the base of the single－factor experiments，the reflectance and color fastness as markers to obtain optimal parameters for madder dyed viscose non－woven fabric：a dye concentration of 3%the dyeing temperature 100℃，the dyeing time 30 min，the dye pH of 12.Explore similar study has some reference value.

madder；viscose non－woven fabric；color fastness；orthogonal optimization；color characteristic value

TS193.6

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2012.05.013

1671－6906（2012）05－0057－04

2012－09－15

朱正锋（1957－），男，河南三门峡人，教授.