稀土及皂土对姜黄染色真丝织物性能的影响

王晶晶，陈 莉，冯 静

(1.陕西工业职业技术学院纺织染化学院，陕西咸阳712000;2.西安工程大学纺织与材料学院，西安710048)

利用植物染料对织物染色已具有悠久的历史，植物染料是19世纪以前有色织物生产加工的主要染色原料，因植物染料大都具有良好的环境相容性和药物保健功能，近年来引起了许多研究和应用机构的关注［1-2］。目前，限制植物染料使用的最大问题是植物染料上染率低，染色牢度差、色相不全等［3-4］，为了解决这些问题，多数植物染料在染色过程中需通过媒染来提高其染色效果。因此，为天然染料选择和开发环保、高效的媒染剂，将大大促进植物染料的快速发展［5-6］。本研究以姜黄为天然染料对真丝织物进行染色，分别用稀土、皂土、硫酸铝钾和硫酸亚铁作为媒染剂，其中硫酸铝钾和硫酸亚铁是植物染料常用的媒染剂［8］，而有关稀土和皂土作为媒染剂在天然染料染色中的作用却少有研究。稀土和皂土(又称膨润土)均为自然矿藏，中国储量均在世界前列。皂土有效成分即为蒙脱土(蒙脱土含量大于90%)，是由两层Si—O四面体和一层Al—O八面体组成的层状硅酸盐晶体，层内含有阳离子主要为钠离子、镁离子、钙离子，还有钾离子、锂离子等。稀土就是元素周期表中镧系元素一般以氧化物状态分离出来的物质，试验所用的稀土成分为氧化镧(La2O3)。本研究重点探索稀土、皂土在姜黄植物染料对真丝织物染色中的作用，并与常用媒染剂进行对比，为植物染料新型媒染剂的开发应用提供参考。

1 试验

1.1 材 料

药品:无水乙醇、硫酸铝钾、硫酸亚铁(分析纯，天津市富宇精细化工)，皂土(上海试四赫维化工有限公司)，稀土(氧化镧含量≥98%，天津市福晨化学试剂厂)，姜黄(药店售)，蒸馏水。

织物:桑蚕丝电力纺(平方米质量75 g/m2，市售)。

1.2 仪 器

721型分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)，HX2037电子天平(慈溪市天东衡器厂)，YG571B型摩擦牢度试验机(上海第三分析仪器厂)，SW12AⅡ型耐洗色牢度试验机(温州纺织仪器厂)，SF-300型思维士电脑测色配色仪(美国Datacolor公司)，电子恒温水浴锅(上海市南阳仪器有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 染液的制备

称取姜黄粉末50 g，加入200 mL 50%的乙醇溶液，在恒温水浴锅中60℃保温6 h，过滤提取染液［8］;重复以上操作一次，将两次获得的染液混合，做为试验用染液。

1.3.2 染 色

采用预媒染色法对真丝织物进行染色，主要方法如下:

1)预媒染工艺:将稀土、皂土、硫酸铝钾、硫酸亚铁分别配制成所需质量浓度的媒染剂溶液，始染温度40℃，媒染温度80℃，保温45 min，浴比1︰50。

2)染色工艺:将媒染后的真丝织物放入到染液中进行染色，始染温度40℃，升温至90℃，保温60 min，浴比1︰50，染后水洗烘干。

1.3.3 性能测试

1.3.3.1 上染率

用分光光度计测其吸光度A，上染率可通过下式计算:

式中:A1、A0为残液、原液的吸光度，C1、C0为残液、原液的放大倍数。

1.3.3.2 颜色特征值

用电脑测色仪测试染色织物的 L、a、b、C、H值，D65光源，10°视角，测试5次取平均值。

1.3.3.3 染色牢度

耐洗色牢度按照GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度试验耐洗色牢度》测定。

耐摩擦色牢度按照 GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定。

2 结果分析

2.1 媒染剂质量浓度对上染率的影响

皂土、稀土按不同质量浓度作为媒染剂对真丝织物进行染色，结果见图1。由图1可以看出，皂土、稀土均可提高染液的上染率。这是因为皂土、稀土中含有的金属离子能够在纤维和染料之间形成络合，因而增加染料与纤维的亲和力，促进染料的上染。随着皂土、稀土质量浓度增加，织物上染率也在增加;当媒染剂质量浓度为0.6 g/L(3%o.w.f)时，随着皂土、稀土量的增加，上染率增加不明显，所以媒染剂最佳质量浓度可确定为0.6 g/L(3%o.w.f)。

图1 媒染剂质量浓度对上染率的影响结果Fig.1 Effects of mordants mass concentration on dye-uptake

2.2 媒染剂对上染率的影响

媒染剂质量浓度采用 0.6 g/L(3%o.w.f)，按1.3.2对真丝织物进行媒染染色。由图2可以看出，经4种媒染剂预媒染色的上染率均高于直接染色的上染率，说明这4种媒染剂均可提高姜黄植物染料的上染率，在一定程度可以改善植物染料上染率偏低的问题。

图2 媒染剂种类对上染率的影响Fig.2 Effects of mordants type on dye-uptake

2.3 颜色特征值

测试染色织物的颜色特征值 L、a、b、C、H，并以姜黄直接染色织物为标准试样，分别计算ΔL、Δa、Δb、ΔC、ΔH值。ΔH为色相差，绝对值越大说明试样色相偏差越大;ΔL为明度差，负值表示明度下降;Δa大于0表示色光偏红，正值越大表示色光越红，Δa小于0表示色光偏绿，负值越小表示色光越绿;Δb大于0表示色光偏黄，正值越大表示色光越黄，Δb小于0表示色光偏蓝，负值越小表示色光越蓝;ΔC为艳度差，ΔC为正，表示试样比标样鲜艳。不同媒染剂上染后织物的颜色特征值见表1。

表1 不同媒染剂上染后的颜色特征值Tab.1 Color characteristic values of different mordants after dyeing

由表1可以看出，硫酸亚铁预媒染处理对姜黄染料的色相影响最大，色相差ΔH为-60.41，织物表面呈现暗褐色，其他3种媒染剂对姜黄染料的色相影响不大，织物表面呈现黄色;硫酸铝钾媒染后织物颜色偏黄褐色，所以不同的媒染剂可改变织物颜色，增加色相。经预媒染后织物的ΔL小于0，说明媒染使织物的明度下降，即反射率下降，织物颜色均有不同程度的增深。由Δa值可看出，经硫酸铝钾、硫酸亚铁和皂土媒染织物的色光偏红，而经稀土媒染织物的色光稍偏绿。由Δb值可看出，经硫酸亚铁和皂土媒染织物的色光偏蓝，而经硫酸铝钾和稀土媒染织物的色光偏黄。经硫酸铝钾和稀土媒染的织物ΔC大于0，表示试样比直接染色织物鲜艳，而经硫酸亚铁和皂土媒染织物ΔC小于0，说明织物的鲜艳度不及直接染色织物。

2.4 染色牢度

染色牢度是衡量染色产品质量的重要指标之一，而染色牢度对于评价天然染料染色尤为重要。不同媒染剂上染真丝织物的皂洗色牢度、耐摩擦色牢度见表2。

表2 不同媒染剂上染后的色牢度Tab.2 Color fastness of different mordants after dyeing

由表2可知，直接染色试样的染色牢度偏低，而媒染剂上染后试样的色牢度较好，均能达到4级，与化学染料的染色牢度相当。原因是媒染剂可与天然染料之间形成络合，降低了天然染料的水溶性，提高了天然染料的湿处理牢度，所以媒染染色是改善天然染料染色牢度的有效方法。

3 结论

1)皂土和稀土可以作为真丝织物的媒染剂，其最佳工艺是浴比为1︰50，始染温度40℃，媒染温度90℃，媒染时间45 min，质量浓度均为0.6 g/L(3%o.w.f)。

2)皂土和稀土作媒染剂可以提高上染率，提高染色织物的表面深度，改善染色牢度。

3)媒染剂在提高上染率、改善色牢度的同时，还可使染料的色相发生多种变化，丰富天然染料的色相。

［1］邰文峰，石红，杨伟忠，等.天然染料染色现状及其理论［J］.印染助剂，2006，23(3):10-14.TAI Wenfeng，SHI Hong，YANG Weizhong，et al.Status quo and theory of dyeing with natural dyes［J］.Textile Auxiliaries，2006，23(3):10-14.

［2］张瑞萍，黄洁，吴宇，等.中草药保健功能纺织品的开发［J］.产业用纺织品，2010，6(6):1-5.ZHANG Ruiping，HUANG Jie，WU Yu，et al.Exploitation of Chinese herbal medicine healthcare textiles［J］.Technical Textiles，2010，6(6):1-5.

［3］孙戒，徐小军，颜震，等.蛋白酶在真丝织物茜草染料染色中的应用［J］.丝绸，2010，47(2):15-17.SUN Jie，XU Xiaojun，YAN Zhen，et al.Application of proteolytic enzyme on dyeing of silk fabrics with Madder dyestuff［J］.Journal of Silk，2010，47(2):15-17.

［4］巫若子，赖裕龙，欧世军，等.天然茶叶染料的提取及在真丝织物上的应用［J］.现代纺织技术，2011，19(5):1-3.WU Ruozi，LAI Yulong，OU Shijun，et al.Extraction of natural tea dyes and its application on silk fabrics［J］.Advanced Textile Technology，2011，19(5):1-3.

［5］曹红梅，程万里.媒染对天然染料染色性能的影响［J］.纺织学报，2008，29(12):53-56.CAO Hongmei，CHENG Wanli.Effect of premordanting on dyeing properties of cotton fabrics dyed with natural dyes［J］.Journal of Textile Research，2008，29(12):53-56.

［6］柴丽琴，邵建中，周岚，等.棉纤维的阳离子化改性及其在天然染料染色中的应用［J］.浙江理工大学学报，2010，27(4):511-517，523.CHAI Liqin，SHAO Jianzhong，ZHOU Lan，et al.Study on the cationic modification on cotton and its application in the dyeing with natural dyes［J］.Journal of Zhejiang Sci-Tech University，2010，27(4):511-517，523.

［7］张伟伟，高佩佩，吕国良，等.虎杖天然染料的提取及其对棉织物的染色［J］.浙江理工大学学报，2008，25(4):396-401.ZHANG Weiwei，GAO Peipei，LÜ Guoliang，et al.Extraction of polygonum cuspidatum natural dye and its usage in cotton dyeing［J］.Journal of Zhejiang Sci-Tech University，2008，25(4):396-401.

［8］陈莉，刘玉森.板栗壳天然染料对羊毛针织物的染色性能研究［J］.针织工业，2009(12):48-51.CHEN Li，LIU Yusen.Research on the dyeing properties of the Chestnut shell natural dye on wool knitted fabric［J］.Knitting Industries，2009(12):48-51.