酸碱度对中国传统服饰色彩颜色特征值的影响

徐 菲， 赵志军， 李 东， 高彩云， 刘剑虹

(1. 齐齐哈尔大学 美术与艺术设计学院， 黑龙江 齐齐哈尔 161006; 2. 北方民族大学 材料科学与工程学院,宁夏 银川 750021; 3. 北方民族大学 化学与工程学院， 宁夏 银川 750021; 4. 齐齐哈尔大学 材料科学与工程学院， 黑龙江 齐齐哈尔 161006)

苏木又称苏枋、赤木、红紫等，为豆科植物苏木的芯材，是古代主要的红色染材，其染红色系的价值仅次于红花[1]，同时也是一种中药材，具有祛风活血、抗肿瘤及免疫抑制等作用。当今，合成染料染色的环保问题备受重视，很多专家和学者开始研究植物染色，并取得了一定的成果和进展[2-3]。采用苏木对经过白矾和皂矾前媒染处理的棉织物染色，可以染红色调和黑灰色调，且可明显改善苏木染色的上染率和染色牢度[4]。在古代苏木染色配方中有关于碱剂的记载，说明酸碱度pH值在苏木染色配方中起到调整色相的作用[5-6]。

本文利用影响苏木棉织物前媒染工艺的因素之一pH值进行单因素试验，确定pH值调整色相的作用，总结出色光变化规律及色谱范围。本文研究成果有利于传统服饰色彩的开发与利用，同时也为古代织物色彩复原提供参考数据。

1 苏木染色配方

苏木染色历史悠久，从西晋以来一直作为红色植物染料使用，并随着朝代的发展其染色配方逐渐丰富。现藏于安徽省图书馆古籍部的清代民间流传的清抄本《布经》[7]记载了pH值对苏木的染色配方有影响，选取其中2种染色配方进行深入研究，具体内容如表1所示。

表1 古代苏木棉织物染色配方Tab.1 Ancient formulations of sappanwood dyeing of cotton fabrics

注：广灰、稻柴灰水同碱剂。

由表1可知，碱剂在染色配方中发挥着重要的作用。从色相来看：苏木与白矾媒染，呈红色调；苏木与皂矾媒染呈黑灰色调；五倍子与皂矾媒染呈黑灰色调；五倍子与白矾媒染呈黄色调。若想复原玫瑰紫和紫檀色，如果没有碱剂的出现，则很难得到紫光，因为碱剂起到发紫色的作用。

2 试验部分

2.1 材料与仪器

材料：针织纯棉面料(面密度为270 g/m2)，尺寸均为10 cm×10 cm；苏木(广西产，购于中药店)；白矾(硫酸铝钾，分析纯，哈尔滨化工化学试剂厂)；皂矾(硫酸亚铁，分析纯，天津市东丽区天大化学试剂厂)；柠檬酸(分析纯，天津市北方天医化学试剂厂)；无水碳酸钾(分析纯，天津市四通化工厂)。

仪器：HH-4型数显恒温水浴锅(北京市永光明医疗仪器有限公司)；pHS-2C型酸度计(北京市永光明医疗仪器有限公司)；5102型电子天平(常州第一纺织设备有限公司)；CrelagMaebethTMColorEye®2180UV型计算机测色配色仪(美国爱色丽公司)。

2.2 实验方法

2.2.1色素萃取

称取200 g苏木染料，粉碎、冲洗，按照料液比1∶10加入2 L清水中，浸泡24 h后加热至沸腾，待水分蒸发至1.6 L时，用0.074 0 mm网筛趁热过滤并收集染液。反复操作3次，将所得染液混合，共4.8 L，待用。

2.2.2染色工艺

将苏木染液质量分数设为100%，将其按倍数梯度稀释，分别为100%、50%、25%、12.5%、6.3%、3.1%。

直接染色工艺[10]：将萃取的苏木色素配制成染液，在达到一定温度和时间的条件下将棉织物投入染液中进行浸渍染色。

前媒染工艺[11-12]，将棉织物用媒染剂溶液处理，然后放入达到一定温度的苏木染液中，使染浴中的染料与棉织物上的媒染剂发生络合反应，浸染一定时间后水洗，阴干。

2.2.3色度检测

采用计算机测色配色仪测定颜色特征值。测定的指标有明度L*，色相a*、b*和纯度c*。每个色样共测5点，取平均值。

颜色特征值由明度、色相和纯度3个要素组成。明度L*的值域为0～100，a*表示从洋红色至绿色的范围，b*表示从黄色至蓝色的范围。颜色特征值以这3个值交互变化所组成。

3 结果与分析

3.1 白矾前媒染苏木染色织物的颜色特征

使用白矾为媒染剂，在浴比为1∶50，染色时间为30 min，染色温度为60 ℃的条件下，改变苏木的质量分数对棉织物进行前媒染，其颜色表征结果见图1。

由图1可知：随着苏木染液质量分数的增大，主要颜色特征值色相a*值上升明显，b*值上升快速，染液质量分数越高，红光含量越多，黄光适当增加，呈暖红色调；明度L*值逐渐下降，染液质量分数越高，明度越低；纯度c*值与a*值的数据比较接近，主要由色相a*值的显色效果决定，但由于含有少量的b*值的影响，导致c*值与a*值不能完全一致。由此可见，苏木棉织物白矾前媒染呈暖红色调，颜色深浅变化由染液质量分数决定。

3.2 皂矾前媒染苏木染色织物的颜色特征

使用皂矾为媒染剂，在浴比为1∶50，染色时间为30 min，染色温度为60 ℃的条件下，改变苏木质量分数对棉织物进行前媒染，其颜色表征结果见图2。

图2 皂矾前媒染苏木染色棉织物的颜色特征Fig.2 Characteristic colors of melanteritum pre-mordant dyeing of cotton fabrics

由图2可知：随着苏木染液质量分数的增大，主要颜色特征值明度L*值逐渐下降，且下降幅度较大，呈灰色调；色相a*值变化较小，一直保持较少含量，b*值在染液质量分数大于6.3%时变化较小，并一直保持微量。色相a*和b*值的变化，使灰色调呈暖灰色，这主要受a*值少量红光和b*值微量黄光的影响。纯度c*值主要受a*值的影响，由于b*值含量极少，大部分曲线几乎重叠。由此可见，苏木棉织物皂矾前媒染工艺呈暖灰色调，深浅变化由染液质量分数决定。

3.3 pH值对白矾前媒染颜色特征值的影响

使用白矾为媒染剂，在苏木混汁质量分数为50%，浴比为1∶50，5 g/L白矾水，染色时间为30 min，染色温度为60 min的条件下，改变苏木染液pH值(加热前)对棉织物进行前媒染，其颜色表征结果见图3。

图3 苏木染液pH值对白矾前媒染染色织物颜色特征值的影响Fig.3 Influence of pH value on characteristic colors of alumen pre-mordant dyeing of cotton fabrics

由图3可知：随着pH值的升高，颜色特征值变化明显。当pH值在4.5～5之间的强酸区域时，各颜色特征值变化较小，色彩呈浅灰橙色调。当pH值在5～7之间的弱酸区域时：色相a*值变化明显，呈快速上升状态，红光含量增加；b*值变化较小，呈急速到缓慢下降趋势，黄光含量减少；c*值与a*值变化接近，呈逐渐上升状态，色彩纯度增加；明度L*值快速下降，色彩变深，色彩呈纯度略高的桔红色调。当pH值在7～9之间的弱碱区域时：色相a*值再度升高，红光含量达到最高点；b*值再次缓慢下降，黄光减少；c*值与a*值同样逐渐上升，饱和度达到最高点；明度L*值再次快速下降，色彩更深；色彩呈鲜艳的玫瑰红色调。当pH值在9～10之间的强碱区域时：色相a*值和纯度c*值快速下降，红光含量有所减少；b*值下降到低点，黄光减少到极点；明度L*值快速上升，色彩变浅，色彩呈浅紫红色调。

由此说明，pH值对苏木白矾前媒染影响较大。在强酸条件下，白矾与苏木色素不能完全形成键位络合反应，致使呈现苏木直接染色工艺的色相。在弱酸的条件下，白矾与苏木色素逐渐形成键位络合反应，红光逐渐增加，黄光减少。在中性条件下，完全形成键位络合反应，色彩呈红色。在弱碱条件下，碱能起到发色作用，即氧化苏木色素分子中与醌基相邻的羟基在碱性条件下有一离解平衡，促使红光增加，黄光减少。在强碱条件下，虽能完成络合反应，但苏木色素附着力下降，致使色彩变浅。

3.4 pH值对皂矾前媒染颜色特征值的影响

使用皂矾为媒染剂，在苏木质量分数为50%，浴比为1∶50，5 g/L皂矾水，染色时间为30 min，染色温度为60 min的条件下，改变苏木染液pH值(加热前)对棉织物进行前媒染，其颜色表征结果见图4。

由图4可知，随着pH值的升高，颜色特征值明度L*值变化明显：当pH值在6 ～8.5之间时，L*值较低，变化浮动较小，呈深灰色调，其他颜色特征值变化较小；当pH<5.5或>9时，L*值快速上升，c*和b*值同样有小幅度变化，a*值变化较小。由此说明，pH值对苏木皂矾前媒染影响相对较小，在弱酸到弱碱之间颜色特征值较为稳定，呈暖灰色调。

3.5 复原染色配方工艺及色彩

传统服饰色彩词多数运用“以物呈色，观象知意”的表达方式，提取3点自然物体表面的色彩(深色1点、主色1点、浅色1点)，与复原色样进行比较分析，确定色彩定位及其染色工艺，见表2和图5、6。

图4 苏木染液pH值对皂矾前媒染染色织物颜色特征值的影响Fig.4 Influence of pH value on characteristic colors of melanteritum pre-mordant dyeing of cotton fabrics

表2 复原染色配方工艺Tab. 2 Reconstitution of the dying recipe and the process

注：染色步骤为依次入一浴、二浴、三浴、四浴，水洗，阴干。

图5 玫瑰紫a和玫瑰紫b与自然色的对比图Fig.5 Comparison of rose purple a and rose purple b with natural rose colors. (a) Natural rose color a; (b) Rose puple a; (c) Natural rose color b; (d) Rose puple b

图6 紫檀色a和紫檀色b与自然色的对比图Fig.6 Comparison of sandalwood purple a and sandalwood purple b with natural sandalwood colors. (a) Natural sandalwood color a;(b) Sandalwood puple a; (c) Natural sahdalwood color b; (d) Sandal wood puple b

玫瑰紫，即红紫色。由图5可知：复原的玫瑰紫a与玫瑰的自然色a主色比较接近，但纯度略低；复原的玫瑰紫b与玫瑰的自然色b中的浅色比较接近。紫檀色，即像紫檀木那样红棕或带灰的紫红色。由图6可知：紫檀色a与紫檀色的自然色a主色比较接近；紫檀色b与紫檀的自然色b中的主色也比较接近，但纯度略低。由此说明，复原的玫瑰紫和紫檀色均与自然色比较接近，但纯度不如自然色高，此特点也是传统服饰色彩自身的特点，体现了含蓄优雅的艺术特征。pH值在整个复原的过程起到了调整色相的作用，使复原色彩偏紫光。

4 结 论

1)苏木棉织物白矾前媒染呈暖红色调，皂矾前媒染工艺呈暖灰色调，深浅变化由染液质量分数决定。

2)pH值对苏木棉织物白矾前媒染影响较大，在不同pH值条件下，染色特征随pH值的升高依次呈浅灰橙色→纯度略高的橘红色→红色→鲜艳的玫瑰红色→浅紫红色的色调变化。

3)pH值对苏木棉织物皂矾前媒染影响相对较小，在弱酸和弱碱范围内染色特征主要呈暖灰色调。

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