KMnO4漂白对牛仔服装色光的影响

任红霞，任松鹤

（1.河北科技大学，河北石家庄 050018；2.石家庄美施达生物化工有限公司，河北石家庄 050035）

KMnO4在酸性或碱性介质中都具有氧化性，可以分解出活性氧[O]，在酸性介质中的氧化能力更强。在酸性介质中的离子方程式如下：

用适宜用量的KMnO4溶液对牛仔服装进行漂白处理后，服装各项物理性能的降低幅度小于次氯酸钠漂洗及双氧水漂洗，但对色光的影响目前还鲜有研究。漂白时间、KMnO4用量及H3PO4用量对KMnO4的氧化性均有不同程度的影响，对牛仔服装漂白的效果也不相同。本研究通过上述3个变量来观察牛仔服装色光的变化情况，以寻找色光变化的规律。

1 实验

1.1 原料与设备

原料：靛蓝牛仔服装，套染牛仔服装，硫化黑牛仔服装；KMnO4，H3PO4，渗透剂（WP）。

设备：THZ-82A 水浴恒温振荡器，78-1 磁力加热搅拌器，HZY-200-B 电子天平，X-rite Color i5 D测色仪。

1.2 漂白工艺

工艺流程：KMnO4漂白→H3PO4中和→清水洗涤3 次→自然晾干。工艺条件：浴比1∶20，KMnO4用量0%～5%，H3PO4用量0%～4%，时间5～20 min，温度20 ℃。

2 结果与讨论

在CIE 颜色系统中，Lab 是当前较通用的测量物体颜色的色空间之一。其中，L*代表明度方向，表示黑白的大小；a*和b*代表色度坐标，a*的正值为红色方向，a*的负值为绿色方向，b*的正值为黄色方向，b*的负值为蓝色方向（如图1所示）。

图1 CIE Lab色度空间

2.1 漂白时间对牛仔服装色光的影响

由表1 可知，L*值上升非常迅速，漂白5 min时，L*值增幅就高达1.4 倍，亮度得到很大提升；漂白10 min 时，L*增幅达1.6 倍；随着时间的继续延长，在15 min 时，L*出现小幅度下降，但较原始L*增量仍高达158.9%；待漂白进行到20 min 时，L*上升到最大，为原始L*的2.7 倍，亮度变化非常明显。由表1 可知，随着漂白时间的延长，a*变化非常明显；漂白进行到5 min，a*沿反方向变化，绝对值迅速增加到4.28，绿色性征得到很大程度的增强；进行到10 min 时，a*反方向增加最快；在20 min 时，a*绝对值达到最大值，原始布样的红色性征彻底消失，绿色性征非常明显。由表1 还可知，随漂白的继续进行，b*值先降低后增大；漂白5 min 时，b*减少，幅度为3.8%，蓝色性征有些加强；之后随着时间的延长，b*值开始增大，进行到10 min 时，增大速度较快，之后速度放缓，蓝色性征慢慢减弱，在进行到20 min 时增大到最大值，b*绝对值为原始b*值的74.2%，蓝色性征有所减弱。

表1 漂白时间对靛蓝牛仔服装色光的影响

由表2可知，随着漂白的进行，L*开始迅速上升，反应至5 min 时，L*值上升到原始L*值的1.8 倍，亮度得到很大程度的增强；随着漂白的继续进行，L*继续增大，增加速度放缓，在漂白15 min时，L*值达到最大值，为原始L*值的1.9 倍，亮度达到最大；随着漂白的继续进行，L*下降，但降幅很小。由表2可知，a*的变化也非常明显，漂白5 min 时，a*值上升至原始a*的8.8 倍，红色性征得到很大的提升；随着漂白的进行，a*继续上升，在10 min 时出现拐点，此时a*值为原始值的11.3倍，红色性征大幅增加；随着时间继续延长，a*下降到最大值的88.5%，红色性征有轻微下降；此后随着漂白时间的延长，a*继续回升，在20 min 时达到最大值，为原始值的12 倍，此时红色性征得到最大体现。原始布样显现蓝色性征，之后随漂白的进行，b*值沿相反方向变化，开始显现黄色性征，在进行到5 min 时，黄色性征得到一定程度的加强，在漂白至15 min 时，b*上升到最大值，此时黄色性征最强，之后随时间的延长，b*有少量下降，降低为最大值的93.4%，黄色性征下降不太明显。

表2 漂白时间对硫化黑牛仔服装色光的影响

由表3 可知，随着漂白的进行，L*上升的速度很快，5 min 时，较原始L*值增加了50.0%，亮度得到很大的增强；随着漂白的进行，L*继续增加，布样的亮度继续增大，至15 min 时，布样L*值达到最大，此时较原始布样L*值增加了78.9%，亮度得到了很大的提高；此后，随着漂白的继续进行，L*下降，在进行到20 min 时，L*下降到最大值的97.1%，亮度变化不大。

表3 漂白时间对套染牛仔服装色光的影响

由表3 可知，随着漂白的进行，a*沿反方向增加，布样的红色性征较弱，绿色性征开始加强；进行到5 min 时，a*为-2，布样的绿色性征较强；此后a*略增大，在10 min 时，a*绝对值降低到最大绝对值的68.4%，绿色性征有所下降；随着时间的继续延长，在15 min 时，a*达到最小值，此时布样的绿色性征最为显著；时间增加到20 min 时，a*略有增大，但幅度不大，绿色性征降幅不大。由表3 还可知，随着漂白的进行，b*开始减小，进行到5 min 时，b*降低了53.6%，蓝色性征得到很大加强；随着漂白的进行，b*继续减小，在10 min 时达到最小值，b*绝对值是原始样b*绝对值的1.6 倍，蓝色性征得到最大程度的体现；之后，随着时间的继续延长，b*开始增大，在20 min 时，b*绝对值达到最小值绝对值的83.1%，蓝色性征较原始布样有所增强。

2.2 KMnO4用量对牛仔服装色光的影响

由表4 可知，靛蓝牛仔服装的L*随着KMnO4用量的增加而迅速上升，亮度得到了很大提高；当KMnO4用量为0%时，L*较原始布样的L*没有多大变化；随着用量的增加，L*迅速上升，用量为1%时，L*增量达到79.7%，亮度变化非常大；随用量的继续增大，L*继续增大，用量在4%时，L*达到最大值，为原始布样L*的2.5 倍，亮度增加程度非常大。由表4可知，随着KMnO4用量的增大，a*变化也较明显，用量为0%时，a*迅速增大，增幅达600%，此时，红色性征得到很大加强；随着用量的继续增加，a*开始向反方向增加，用量为1%时，a*为-3.34，布样颜色开始显现绿色性征；随着用量的增加，绿色性征越来越强，用量为4%时，a*为-4.5，布样绿色性征得到很大程度增强。由表4 还可知，随着KMnO4用量的增加，b*呈现出先增大后减小的趋势，用量为0%时，b*减小，蓝色性征有所增强；用量为1%时，b*达到最小值（-14.51），此时，b*绝对值较原始样绝对值的增量为18.8%，布样蓝色性征得到最大体现；随着KMnO4用量的继续增大，b*开始增大，用量为4%时，b*绝对值减小到最小，为原始样b*绝对值的89.3%，蓝色性征较原始布样有所下降。

表4 KMnO4用量对靛蓝牛仔服装色光的影响

由表5可知，硫化黑牛仔服装经过KMnO4漂白之后，色光变化很明显，L*、a*、b*变化都很大。随着KMnO4用量的增加，L*增加的幅度也很大，用量为0%时，L*稍有下降，幅度很小，可忽略不计；之后，L*开始上升，用量为1%时，L*达到原始值的1.4倍，亮度增加很快；随着用量的继续增大，L*继续增大，在用量为4%时达到最大值，为原始值的2.2倍，布样的亮度得到最大程度的显现。由表5可知，随着KMnO4用量的增大，a*变化曲线呈波浪状，用量为0%时，a*迅速上升为原始值的7.6 倍，红色性征大大增强；之后，a*略有下降，在1%时降到最小值，为原始a*的5.7倍，为a*最大值的50.7%，此时，红色性征略有下降；随着用量的继续增大，a*继续增大，在用量为2%时达到最大值，为原始a*的11.4 倍，红色性征得到最大程度的体现；此后，随用量的继续增大，a*出现波动，在3%时有所下降，在4%时有所上升，但变化幅度较小。由表5 还可知，随着KMnO4用量的继续增大，布样的蓝色性征逐渐减弱，黄色性征得到加强，用量为1%时，b*值为0.33，布样开始显现黄色性征，随着KMnO4用量的增加，黄色性征不断得到加强，在用量为4%时达到最大值。

表5 KMnO4用量对硫化黑牛仔服装色光的影响

由表6 可知，经过KMnO4漂白后，套染牛仔服装的亮度大大增强；KMnO4用量为0%时，L*值增量不大，仅为0.06%，此时布样亮度变化不大；用量为1%时，L*值增量变大，为69.6%；随着用量的继续增大，L*在KMnO4用量为3%时达到最大值，为原始布样的1.9 倍，此时亮度达到最大；之后，随着用量的增大，L*开始下降，幅度不大，可忽略不计。由表6 可知，当KMnO4用量为0%时，a*为原始布样a*的1.1倍，此时，布样的红色性征最明显；随着KMnO4用量的继续增大，a*开始沿反方向增加，布样显现绿色性征，在KMnO4用量为4%时达到最大值，绿色性征得到最大显现。由表6 还可知，随着KMnO4用量的变化，b*变化比较复杂；用量为0%时，b*为-4.97，在原始基础上减小了55.8%，为最小值，此时，蓝色性征得到最大显现；随着用量的增加，b*开始缓慢增大，在2%时增大到最大值，此时的b*绝对值为原始布样b*绝对值的1.1 倍，b*最小值绝对值的70.0%，蓝色性征有较大下降；随后，随着用量的继续增大，b*有下降趋势，在用量为3%时，b*绝对值为原始布样绝对值的1.3 倍；之后b*开始增大，在用量为4%时，b*绝对值增大到最小值绝对值的71.2%，蓝色性征较原始布样有所加强。

表6 KMnO4用量对套染牛仔服装色光的影响

2.3 H3PO4用量对牛仔服装色光的影响

由表7 可知，随着H3PO4用量的增大，靛蓝牛仔服装色光变化较明显，L*增幅很大，a*变化也较大，b*有所下降。H3PO4用量影响介质的pH，介质的酸性增强时，KMnO4的氧化性增强。当H3PO4用量为0%时，L*值迅速上升到原始值的2.5 倍；L*值在H3PO4用量为1%时达到最大值，为原始L*值的2.7倍，亮度增幅很明显；随着H3PO4用量的继续增加，L*值有所下降，在H3PO4用量为3%时下降到最小值，此时L*为原始值的2.4 倍，为最大值的87.7%，亮度下降比较明显；之后L*有所回升，当H3PO4用量增加到4%时，L*为最大值的99.7%，亮度值较原始布样有较大提升。由表7 可知，原始靛蓝布样显示红色性征，反应开始后，布样开始显示绿色性征，且上升速度非常快；当H3PO4用量为0%时，a*为-5.02，此时，绿色性征体现得最明显；之后，随着H3PO4用量的继续增加，a*绝对值有所下降，在用量4%时降低到最小值，为最小值绝对值的83.1%，较漂白初期绿色性征下降较多。时，b*绝对值为原始样绝对值的74.2%，蓝色性征减弱比较明显；之后，随着H3PO4用量的继续增加，b*绝对值开始上升，在H3PO4用量为3%时上升到最大值，较原始样绝对值增幅较小，蓝色性征表现相近，之后b*绝对值开始下降，在H3PO4用量为4%时，b*绝对值仅为原始样绝对值的62.9%，蓝色性征下降较多。

表7 H3PO4用量对靛蓝牛仔服装色光的影响

由表8可知，随着H3PO4用量的增加，L*和a*的增幅较大，b*的变化也较显著；在H3PO4用量为0%时，L*迅速上升到原始值的1.4 倍，亮度增量较大，随着H3PO4用量的增大，亮度也相应增大，在H3PO4用量为3%时达到最大值，此时，L*为原始值的2.0 倍，亮度大大增强；之后，L*有所下降，在H3PO4用量为4%时，L*为原始值的1.9倍，整体上亮度增加比较大。由表8可知，随着H3PO4用量的增大，a*增幅较大，用量在0%时，a*迅速上升到原始值的12 倍，红色性征显现程度得到很大加强，当H3PO4用量为1%时达到最大值，为原始值的17倍，红色性征继续加强；之后，随着H3PO4用量的增大，红色性征有所减弱，当H3PO4用量为4%时降低为原始值的10.6倍，为最大值的70.4%，整体来看，红色性征较原始值有很大增幅。由表8还可知，当H3PO4用量为0%时，布样的蓝色性征开始减弱，b*绝对值仅为原始布样绝对值的2.3%；之后，随着H3PO4用量的增大，布样开始显现黄色性征，且黄色性征不断加强，当H3PO4用量为3%时，黄色性征得到最大程度的体现，此时b*为3.55，此后，黄色性征有所减弱，为最大值的72.1%。

表8 H3PO4用量对硫化黑牛仔服装色光的影响

由表9 可知，随着H3PO4用量的增大，L*迅速增大，当H3PO4用量为0%时，L*达到原始值的1.5 倍；随着H3PO4用量的增大，L*继续增大，在用量为2%时出现拐点，此时，L*为原始值的1.7 倍，为最大值的98.6%，亮度增幅较大；之后，L*有所下降，当H3PO4用量为3%时，降幅不大，为最大值的94.1%；在用量为4%时达到最大值，此时，L*较原始值增幅达71.3%，整体上来说，亮度增加较为明显。由表9 可知，随着H3PO4用量的增大，布样逐渐显现绿色性征，当H3PO4用量为0%时，布样的红色性征消失，绿色性征开始显现；当H3PO4用量为1%时，绿色性征有所减弱，仅为-0.02；之后，a*开始减小，在4%时达到最小值，此时，布样的绿色性征得到最大程度的体现。由表9 还可知，随着H3PO4用量的增大，b*开始增大，在H3PO4用量为1%时，增大到最大值，布样蓝色性征大大减弱；之后，b*开始随着H3PO4用量的增大而增大，在H3PO4用量3%时上升到最小值，最小值绝对值为原始样绝对值的1.6 倍，此时蓝色性征有所增强；随着用量的继续增大，b*增大，b*绝对值降低为最小值绝对值的81.2%，为原始样绝对值的1.3 倍，布样的蓝色性征有所增强。

表9 H3PO4用量对套染牛仔服装色光的影响

3 结论

经过KMnO4漂白之后，牛仔服装的色光变化都非常明显，这与KMnO4的强氧化性密切相关。随着漂白时间的延长和KMnO4用量的增大，KMnO4分解出的活性氧[O]数量增多，氧化性大大增强；H3PO4用量变化影响介质的pH，随着用量的增加，pH 下降，KMnO4的氧化性增强。

3种牛仔服装的L*（亮度）均得到显著提高；靛蓝牛仔服装经过KMnO4漂白之后，布样原来的红色性征减弱，绿色性征增强；硫化黑牛仔服装的红色性征得到增强，蓝色性征减弱，呈现出一定的黄色性征；套染牛仔服装的红色性征减弱，绿色性征和蓝色性征得到增强。