红花黄色素质量分数对纯棉织物染色性能的影响

杨 陈

江西服装学院 服装工程分院(中国)



红花黄色素质量分数对纯棉织物染色性能的影响

杨 陈

江西服装学院 服装工程分院(中国)

探讨了经红花黄色素染色后纯棉织物的性能。研究表明，染色后的纯棉织物保留了红花黄色素的特性。当红花黄色素的质量分数大于3%时，纯棉织物的上染率变化幅度较小，且当红花黄色素的质量分数为3%～4%时，染色后纯棉织物的表面比电阻与颜色特征值达最大值，而吸湿回潮率则为最小值。综合各指标可认为，红花黄色素染色纯棉织物的最佳质量分数为3%～4%。

红花黄色素； 纯棉织物； 上染率； 吸湿回潮率； 表面比电阻； 颜色特征值； 红外光谱

红花俗称草红花，其生长周期短、适应能力强，主要产于中国四川、浙江及河南等地。从红花花瓣中提取得的红花黄色素是一种性能优异的天然染料，不仅成本低廉，而且对人体具有良好的通脉止痛与活血化瘀等保健功效[1-2]。纯棉织物具有柔软性好、吸湿透气性强的特性，是较好的服用纺织材料[3-4]。本文采用红花黄色素对纯棉织物进行染色，分析红花黄色素染色纯棉织物的性能。研究旨在为开发具有保健功能的纯棉织物提供一定的参考。

1 试验部分

1.1 试验材料

羟基红花黄色素(南京广润生物制品有限公司，分析标准品，产品编号为GR0917，质量分数≥98%)、纯棉织物(试验所用纯棉织物均经烧毛、退浆、煮练、漂白及丝光等染色前处理，棉织物规格参数：经纱与纬纱分别为19.4 tex纯棉双股合股纱，经纱密度为320根/10 cm，纬纱密度为260根/10 cm，经、纬纱捻系数均为300，其中棉纱所用棉纤维的指标：主体长度为29 mm，纤维平均线密度为1.64 dtex，马克隆值为A级，购自山东省淄博市)、醋酸(西安鼎天化工有限公司)、醋酸钠(天津市滨海新区大港丰泰化工厂)、硫酸钠(武汉市冠世化工有限公司)、溴化钾(潍坊裕凯化工有限公司)，以上化学试剂均为分析纯。

1.2 试验仪器

RXH-41型净化式热风循环干燥箱(南京华星制药设备有限公司)、HSD型恒温恒湿试验箱(深圳市恒盛达机械有限公司)、ES 500型精密电子天平(上海仁沃实业发展有限公司)、Mathis Labomat BFA型实验室染色机(瑞士Werner Mathis 公司)、HH-8型数显恒温水浴锅(济南东仪实验室设备有限公司)、LFY-406型织物表面比电阻测试仪(山东纺织科学研究院仪器研究所)、PHS-25型实验室精密pH计(上海嘉鹏科技有限公司)、Datacolor SF 600X型电脑测配色仪(美国DataColor公司)、V-1800型可见分光光度计(上海美谱达仪器有限公司)、IRTracer-100 型傅里叶变换红外光谱仪[岛津企业管理(中国)有限公司]。

1.3 试验方法

1.3.1 染整工艺

将经过染色前处理的试验用纯棉织物裁剪成长宽均为20 cm的方形试样后，采用ES 500型精密电子天平秤取10 g纯棉织物试样，在温度为20 ℃条件下，按照1∶30的浴比投入加有质量分数为1%的羟基红花黄色素的Mathis Labomat BFA型实验室染色机的密闭染色罐中，使用醋酸溶液与醋酸钠将溶液调节染液至pH值=7的中性溶液。完成后，设置升温速度为4 ℃/min，染液温度上升至80 ℃，并保持45 min后，在染液中加入质量浓度为80 g/L的硫酸钠，保持15 min进行固色。

染色完成后，采用蒸馏水对染后的纯棉织物进行清洗，直至清洗液无色为止。将清洗后的染色纯棉织物放置在温度为100 ℃的恒温水浴锅中沸煮15 min，再次采用蒸馏水清洗，直至清洗液呈无色。将经再次清洗的染色纯棉织物放置阴凉处，沥去水分后，在温度为80 ℃的RXH-41型净化式热风循环干燥箱中干燥至恒定质量。

按照上述试验方法，分别以质量分数为2%、 3%、 4%及5%的羟基红花黄色素进行染色试验。

1.3.2 上染率测试

利用式(1)计算羟基红花黄色素对纯棉织物的上染率。每种染液质量分数下分别进行5次染色试验，计算不同羟基红花黄色素质量分数下的上染率(5次测试结果的平均值)。

(1)

式中：E——羟基红花黄色素对纯棉织物的上染率；

C0——染色前染料的质量分数；

C1——染色后染料的质量分数；

A0——织物染色前染液在λmax下的吸光度；

A1——织物染色后染液在λmax下的吸光度。

1.3.3 吸湿回潮性能测试

采用ES 500型精密电子天平分别称取未经染色(为经质量分数为0%的羟基红花黄色素浸染)与染色并烘干后的纯棉织物各2 g，放置在HSD型恒温恒湿试验箱中，在温度为20 ℃，相对湿度为65%的条件下平衡24 h后，取出称量其质量。利用式(2)计算染色前后纯棉织物的吸湿回潮率，每种试样重复试验5次，结果取5次试验的平均值。

(2)

式中：W——纯棉织物的吸湿回潮率；

Ga——吸湿平衡后纯棉织物的质量，g；

G0——吸湿平衡前纯棉织物的质量，g。

1.3.4 表面比电阻测试

在测试温度为20 ℃，相对湿度为65%的条件下，依据GB/T 22042—2008《服装 防静电性能 表面电阻率试验方法》测试染色前后纯棉织物的表面比电阻。每种试样分别重复测试5次，结果取5次试验的平均值。

1.3.5 颜色特征值测试

利用Datacolor SF 600X型电脑测配色仪测试计算羟基红花黄色素染色纯棉织物的光学指标。每种试样分别重复测试5次，结果取5次试验的平均值。

1.3.6 红外光谱测试

制备羟基红花黄色素与经质量分数为3%的羟基红花黄色素染色后的纯棉织物的红外光谱测试试样。采用IR Tracer-100 型傅里叶变换红外光谱仪对试样进行测试。红外光谱的测试范围为4 000～400 cm-1；分辨率为0.5 cm-1，每个压片试样扫描42次。

2 结果与讨论

2.1 上染率

经不同质量分数的羟基红花黄色素染色后的纯棉织物的上染率测试结果如图1所示。从图1明显可以看出，羟基红花黄色素使纯棉织物的上染率随着羟基红花黄色素质量分数的增大而增大，当羟基红花黄色素的质量分数高于3%时，纯棉织物的上染率增幅减小。可知羟基红花黄色素较佳的染色质量分数为3%～4%。

图1 上染率与羟基红花黄色素质量分数的关系

2.2 吸湿回潮率

未染色纯棉织物及经不同质量分数的羟基红花黄色素染色的纯棉织物的吸湿回潮率测试结果如图2所示。从图2明显可以看出，纯棉织物的吸湿回潮率随着羟基红花黄色素质量分数的增大而逐渐减小，至一定值后又随着羟基红花黄色素质量分数的增大而增大。利用高斯公式对羟基红花黄色素的质量分数与纯棉织物吸湿回潮率间的关系进行拟合，拟合曲线如图2所示，拟合式如式(3)所示。对式(3)求解一阶导数，可知当羟基红花黄色素的质量分数为3.4%时，浸染后的纯棉织物的吸湿回潮率最小，为10.17%。

(3)

式中：y2——羟基红花黄色素染色后纯棉织物的吸湿回潮率；

x——羟基红花黄色素的质量分数，取值范围为0%～5%。

图2 纯棉织物吸湿回潮率与羟基红花黄色素质量分数的关系

2.3 表面比电阻

未染色纯棉织物及经不同质量分数的羟基红花黄色素染色的纯棉织物的表面比电阻测试结果如图3所示。从图3明显可以看出，纯棉织物的表面比电阻随着羟基红花黄色素质量分数的增大而不断增大，达到峰值后又随着羟基红花黄色素质量分数的增大而逐渐减小。

图3 纯棉织物表面比电阻与羟基红花黄色素质量分数的关系

利用多项式对纯棉织物表面比电阻与羟基红花黄色素质量分数间的关系进行拟合，拟合曲线如图3所示，拟合计算式如式(4)所示。对式(4)求解一阶导数可知，当羟基红花黄色素的质量分数为3.26%时，纯棉织物的表面比电阻达最大值，为9.05×1010Ω。由文献[5]可知，当织物的表面比电阻小于1011Ω时，织物的抗电性能良好。由此可知，羟基红花黄色素对纯棉织物染色后，染色后纯棉织物不易产生静电现象。

y3=4.420 7+2.804 8x-0.429 3x2

(4)

式中：y3——纯棉织物的表面比电阻，1010Ω；

x——羟基红花黄色素的质量分数，取值范围为0%～5%。

2.4 颜色特征值测试

利用Datacolor SF 600X型电脑测配色仪测试纯棉织物染色后的色差(ΔE)与亮度差(ΔL)。ΔE与ΔL值越大，表明上染效果越好，亮度越高。经不同质量分数的羟基红花黄色素染色后的纯棉织物的颜色特征值测试结果如表1所示。从表1可以看出，采用不同质量分数的羟基红花黄色素染色后，纯棉织物的色差ΔE与亮度差ΔL的变化幅度均较小，且呈相同的变化趋势，均为先随着羟基红花黄色素质量分数的增大而不断增大，达一定值后，又随羟基红花黄色素质量分数的增大而逐渐减小，并且各颜色指标在羟基红花黄色素的质量分数为3%～4%时较佳。由此可知，羟基红花黄色素对纯棉织物染色的最佳质量分数为3%～4%。

表1 羟基红花黄色素对纯棉织物染色后的颜色特征

值测试结果

红花黄色素质量分数/%ΔEΔL132.23169.36234.48572.39338.96477.31436.83874.37537.03673.24

2.5 红外光谱测试

羟基红花黄色素与经质量分数为3%的羟基红花黄色素染色后的纯棉织物的红外光谱图如图4所示。从图4明显可以看出，经质量分数为3%的羟基红花黄色素染色后，纯棉织物的红外光谱图的变化趋势与羟基红花黄色素的红外光谱图的变化趋势大致相同。其中，3 445 cm-1处为—OH伸缩振动引起的吸收峰，3 010 cm-1处为芳香基引起的吸收峰，2 955与2 920 cm-1处的吸收峰是由于—CH2的伸缩振动引起的，1 740 cm-1处的吸收峰是由于—C=O—C的伸缩振动引起的，1 600与1 500 cm-1处的吸收峰是由于—OH的面内弯曲振动引起的，而1 140 cm-1处的吸收峰则是由于—C—O—C—的伸缩振动引起的。由染色前后红外光谱吸收峰位置可知，纯棉织物经羟基红花黄色素染色后，保留了羟基红花黄色素的特性。

图4 红外光谱图

3 结语

通过对羟基红花黄色素染色后的纯棉织物的吸湿回潮率、表面比电阻、颜色特征值及红外光谱进行测试可知，染色后的纯棉织物保留了羟基红花黄色素的特性，且其表面比电阻及颜色特征值与羟基红花黄色素的质量分数呈正相关，而吸湿回潮率与羟基红花黄色素的质量分数呈负相关，并均在羟基红花黄色素的质量分数为3%～4%时，上述指标达极值。因此综合上述各项指标可知，羟基红花黄色素染色纯棉织物的最佳质量分数范围为3%～4%。

[1] 潘瑞艳，金鸣.羟基红花黄色素A药理作用及机制研究进展[J].中国医药，2015，10(8)： 43-46.

[2] 白云霞，王刚.红花黄色素的药理学研究进展[J].中国乡村医药，2015，22(3)：83-85.

[3] 陈国强.紫外线辐照对棉纤维力学性能的影响[J].棉纺织技术，2015，43(3)：31-33.

[4] 陈慧.紫外线对不锈钢混纺纱力学性能的影响[J].上海纺织科技，2015，43(8)：55-57.

[5] 高婵娟，马峰，荆学谦.抗静电织物的性能测试[J].棉纺织技术，2005，33(2)：57-59.

Impact of safflower yellow pigment concentration on dyeing properties of pure cotton fabric

YangChen

School of Clothing Engineering，Jiangxi Institute of Fashion Technology， Nanchang/China

Properties of pure cotton fabric dyed by safflower yellow pigment were studied. Research results showed that the characters of safflower yellow pigment were reserved in pure cotton fabric dyed by safflower yellow pigment. What is more， the fabric dyeing rate changed in small range with the concentration of safflower yellow pigment rising above 3%. The surface resistivity and color characteristic value reached the maximum when the concentration of safflower yellow pigment was between 3% and 4% except the moisture regain. It was believed that the best concentration of safflower yellow pigment for dying pure cotton fabric was in 3%—4%.

safflower yellow pigment； pure cotton fabric； dyeing rate； moisture regain； surface resistivity； color characteristic value； infrared spectrum