家用天然染料手绘色浆的制备及其应用

王双双 朱炜钦 余志成

摘 要：为了探讨家庭用天然染料手绘色浆的制备及应用，选用S-240MV瓜尔豆胶为糊料，硫酸铝钾、硫酸亚铁为媒染剂，与栀子蓝、桑葚、紫胶、茜草、槐米、板栗壳提取物调成所需手绘色浆，并在真丝织物上作画，对所得色浆的黏度、绘画样品的K/S值及色牢度进行测试，选择蒸锅、微波炉、熨斗三种蒸化方法及不同水洗工艺，确定最佳的天然染料色浆配方及蒸化水洗工艺条件。结果表明，手绘色浆配方为：天然染料质量分数1%～4%，硫酸铝钾质量分数1%～3%，S-240MV瓜尔豆胶质量分数5%，加水合成100%，并用柠檬酸调节pH值为5，色浆黏度为0.5～0.65 Pa·s。在后处理中最佳的蒸化方法为蒸锅蒸化，在100 ℃条件下汽蒸15～20 min;最佳的水洗方法为冷水（1.5 g/L洗洁精溶液）→冷水→温水（40 ℃）→冷水。天然染料手绘色浆在真丝织物上的色牢度基本符合国标标准要求。

关键词：天然染料;色浆;蒸化;水洗

中图分类号：TS194.2

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2019）02-0074-05

Abstract：In this paper， the preparation and application of natural dye color pastes for household use were studied. The hand-painted color pastes consisted of paste （S-240MV guar gum）， mordant （aluminium potassium sulfate and ferrous sulfate） and natural dyes （gardenia blue， mulberry， lac， madder， locust and chestnut shell）. Then the color pastes were painted on silk. The viscosity of the color paste， K/S value and color fastness of the products were tested. Three steaming methods of boiler， microwave oven and iron and different washing technologies were chosen to determine the optimal natural dye color paste formula， steaming and washing conditions. The results showed that the color paste formula was as follows： mass fraction of natural dye 1%～4%， mass fraction of aluminium potassium sulfate 1%～3%， mass fraction of guar gum paste 5%， 100% synthesis with water and the pH value of the paste 5 （adjusted by citric acid）， viscosity of color paste 0.50～0.65 Pa·s. The optimal steaming method was steamed in a household steamer at the temperature of 100 ℃ for 15～20 min. The optimal water washing processing was as follows： cold water （1.5 g/L detergent solution） （cold water（warm water （40 ℃） （ cold water. The color fastness of natural dye hand-painted color pastes on the silk basically accords with the national standard.

Key words：natural dyes; color paste; steaming; washing

中国天然染料的制备和染色工艺早在明清时期就已经达到较高水平，后因合成染料的崛起被替代，同时，天然染料本身存在产量不稳定、色谱相对不丰富、不同颜色存在色牢度差异等各种原因，在提取、加工、制备方面逐渐萎缩。近年来，又因合成染料导致了严重的环境污染、消耗大量能源和资源，且一些染料中间体有毒、致癌，使穿着者受害，特别是对身体抵抗力较差的儿童，如果误食或者沾染到皮肤上对健康有一定危害[1-2]。而天然染料取之于自然，安全性好，可生物降解，与环境的相容性好，随着“源于自然、回归自然”理念的流行，人们更加注重安全性、个性化等，因此天然染料重新被重视[3-7]。瓜尔豆胶是一种植物种子胶，具有较好的水溶性，且在低质量分数下呈现出很高的黏度，同时具有来源广泛、价格低廉等优点。因此，从环保安全方面考虑，本文选择以瓜尔豆胶作为糊料，天然染料作为手绘用染料进行色浆的制备。另外，为了方便天然染料手绘色浆的使用，本文以家庭常用工具为基础，对天然染料手绘色浆在家庭中蒸化、水洗方面的可行性进行了研究。

1 试 验

1.1 材料、药品和仪器

材料：真丝素绉缎（平方米质量99 g/m2，达利中国有限公司）。

药品：栀子蓝提取物、桑葚提取物、紫胶提取物、茜草提取物、槐米提取物、板栗壳提取物（自制），S-240 MV瓜爾豆胶（武汉佰兴生物科技有限公司），小苏打（南京甘汁园糖业有限公司），洗洁精（上海和黄白猫有限公司），硫酸铝钾（天津市永大化学试剂有限公司），硫酸亚铁（成都市科龙化工试剂厂）。

仪器：毛笔（市售），1 200 W吹风机FH6257（飞科集团有限公司），蒸锅304（浙江苏泊尔股份有限公司），EM720微波炉（广东美的厨房电器制造有限公司），GC1902电熨斗（飞利浦公司），SF 600X计算机测色配色仪（Data color公司），Y571（L）染色摩擦牢度仪（浙江温州纺织仪器厂），Atlas Xeno Test Alpha耐光色牢度测试仪（美国Atlas公司），MCR52旋转流变仪（奥地利Anton Paar公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 色浆制备

质量分数1%～3%的媒染剂（硫酸铝钾、硫酸亚铁）和质量分数1%～4%的天然染料分别溶解后加入到质量分数5%的S-240MV瓜尔豆胶的原糊中，搅拌均匀，再用柠檬酸调节pH值为5，即得所需色浆。

1.2.2 手绘工艺

用毛笔蘸取手绘色浆在真丝织物上进行绘画→吹风机吹干或晾干→蒸化→水洗→晾干。

1.2.3 蒸化及水洗方法

蒸锅蒸化：用干净的面料单层包裹绘画的真丝织物（避免搭色），然后放入蒸锅内，100 ℃沸水条件下汽蒸一定时间后取出。

微波炉蒸化：选取一个比绘画面积稍大点的碗（或瓷盆），里面盛半碗水，把绘画处固定在碗口的正上方（如用皮筋捆扎），然后放在微波炉内蒸化固色6 min后取出。

熨斗蒸化：用干净的面料单层包裹绘画的真丝织物（避免搭色），然后按压熨斗使其产生蒸汽喷雾，再对织物进行熨烫。

小苏打洗涤：冷水（1.5 g/L小苏打溶液）→冷水→温水（40 ℃）→冷水。

洗洁精洗涤：冷水（1.5 g/L洗洁精溶液）→冷水→温水（40 ℃）→冷水。

1.3 测试方法

1.3.1 黏度测定

将一定量的媒染剂和天然染料分别加入到空白原糊中，搅拌均匀，放置3 h后，使用MCR52型流变仪，在剪切速率为100 s-1条件下分别测试媒染剂和天然染料加入前后原糊的黏度值，并与空白样进行对比。

1.3.2 K/S值测定

使用Datacolor SF 600X测色配色仪，在D65光源，10°视角下进行测试，每块织物在不同位置测试3次，3次测量的平均值即为织物K/S值。

1.3.3 色牢度测试

耐洗色牢度测试参照国标 GB/T 3921.1—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》进行;耐摩擦色牢度测试参照国标GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》进行;耐光色牢度试验依照GB/T 8427—2008《纺织品 色牢度试验 耐日晒色牢度》在Atlas Xeno Test Alpha耐光色牢度测试仪上进行，布样在标准测试条件下用氙灯连续光照12 h。

2 结果与讨论

2.1 手绘色浆的制备、适用性及其稳定性

选用S-240MV瓜尔豆胶作为增稠剂，用硫酸铝钾、硫酸亚铁作为媒染剂，用柠檬酸调节色浆pH值，配制天然染料手绘色浆。媒染剂和天然染料对原糊稳定性影响如图1和图2所示。

从图1可以看出，原糊中加入硫酸铝钾后，原糊的黏度相比于空白原糊有所上升，这是因为硫酸铝钾中铝离子与原糊中的氧原子具有较强结合力，金属离子通过与原糊形成配位键而使分子间发生交联，黏度增加，同时，铝离子具有一定的水合能力，二者同时作用，使得原糊黏度有所提高。原糊中加入硫酸亚铁发现，原糊的黏度相比于空白原糊有所降低，这是因为硫酸亚铁中的亚铁离子水合能力更强，亚铁离子会夺取糊料分子以氢键结合的水分子，使结合水变成自由水，原糊中自由水增加，原糊变稀，导致原糊黏度减小[8]。因为手绘色浆的黏度以在织物上不渗化为标准，黏度稍有上升，对手绘的效果影响不大，所以最终选择硫酸铝钾作为媒染剂。

从图2可知，六种天然染料对原糊的黏度影响均不大，这是因为瓜尔豆胶是非离子型胶体，六种天然染料既不与原糊发生反应，天然染料引起的pH值变化在一定范围内也不会对原糊黏度产生太大影响，说明六种天然染料与原糊均有较好的相容性。

测得色浆黏度与手绘效果之间的关系，结果如表1所示。

S-240MV瓜儿豆胶主要组成是半乳糖和甘露糖剩基，分子链上存在大量的羟基，这些羟基与水以氢键结合在一起形成网状结构，吸附自由水，增加水的自由移动阻力，从而原糊表现出一定的粘稠性。手绘色浆黏度控制对手绘质量影响极大。黏度较低，手绘时容易产生滴浆、渗化，造成画面模糊不清等现象;黏度较高则由于色浆流动性较差，导致手绘色浆不流畅。经过大量研究实验，认为色浆黏度在0.5～0.65 Pa·s之间手绘色浆不仅具有较好的流畅性，而且渗化程度也较小。

2.2 手绘工艺及其蒸化、水洗方法

2.2.1 手绘工艺

将真丝织物固定在绷架上，用毛笔蘸取不同色泽的天然染料色浆在织物上进行绘画，结果如图3所示。

图3中的图案颜色由天然染料与媒染剂硫酸铝钾络合而成，其中蓝色为栀子蓝色素，蓝紫色为桑葚色素，紫红色为紫胶色素，大红色为茜草色素，黄色为槐米色素，棕色为板栗壳色素。

2.2.2 蒸化方法

选择蒸锅、微波炉、熨斗三种家庭常用装置对手绘织物上的染料进行固着处理，结果如图4所示。

从图4可以看出，微波炉和熨斗蒸化之后的真丝织物K/S值相对较低，这是因为在熨斗蒸化过程中，蒸汽不充足导致染料分子扩散进入纤维内部的较少;在微波炉蒸化过程中，由于湿度不均匀，纤维吸湿溶胀不充分，导致绘画效果深浅不一致。而蒸锅蒸化之后的真丝织物K/S值均明显高于另外兩种方法，桑葚、板栗壳提取物尤其高，原因可能是在蒸锅蒸化过程中的蒸汽比较充足，纤维能充分吸湿溶胀，在真丝织物上呈现的蒸化效果较好。因此在家庭中使用天然染料色浆手绘时，建议使用蒸锅蒸化。

选择100 ℃作为最佳的蒸化温度，进一步研究蒸化时间对手绘织物K/S值的影响，结果如图5所示。

由图5可知，当蒸化时间小于15 min时，各天然染料手绘后真丝织物K/S值随着蒸化时间的增加而大幅增加，这是因为随着时间的增长，纤维的膨化程度提高，纤维的微隙增大，染料更容易进入纤维内部。当蒸化时间达到15～20 min时，染料对纤维的上染达到平衡，织物的K/S值基本不变。因此，确定最佳的蒸化时间为15～20 min。

2.2.3 水洗方法

水洗工艺对手绘质量影响较大。为防止水洗过程中相互沾色，水洗工艺采用冷水→冷水→温水→冷水，同时在冷水中加入洗洁精、小苏打等一般家庭中必备日用品，研究其对洗涤过程中相互沾色的影响，结果如表2所示。

从表2可以看出，使用洗洁精溶液水洗的织物沾色牢度均达到3级以上;而使用小苏打溶液水洗的织物，沾色牢度多在在2～3级之间。由此可见，洗洁精溶液的洗涤效果远好于小苏打溶液洗涤的效果，这可能是因为小苏打溶液呈碱性，洗洁精溶液偏中性导致。因此最佳的水洗方法为冷水（1.5 g/L洗洁精溶液）→冷水→温水（40 ℃）→冷水。

2.3 手绘织物的色牢度

测定了手绘真丝织物的耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度及耐日晒色牢度，結果如表3所示。

从表3中可以看出，栀子蓝、紫胶、茜草、槐米、板栗壳提取物在真丝织物上的耐皂洗牢度基本达到3级及以上，只有桑葚提取物的变色牢度较低，但是将皂洗后的真丝织物放入0.5 mL/L醋酸中处理10 min后，变色牢度可提高至3～4级，基本符合要求，原因可能是皂洗的pH值较高，对桑葚色素的发色产生影响，使色光发生了变化，经过酸处理后，pH值降低，桑葚提取物基本恢复到原来的色光，因此变色牢度提高。

从表3中也可以看出六种天然染料的摩擦色牢度较好，基本在3～4级及以上，符合摩擦色牢度达到3级的要求，但是栀子蓝提取物在真丝织物上的日晒色牢度较差，这是由染料本身的结构所决定的，而桑葚、紫胶、茜草、槐米、板栗壳提取物的耐日晒色牢度基本符合要求。

3 结 论

a） 从媒染剂和天然染料对原糊黏度的影响可以看出，媒染剂硫酸铝钾和天然染料对原糊黏度的影响均较小;天然染料色浆配方为：天然染料质量分数1%～4%，硫酸铝钾质量分数1%～3%，瓜尔豆胶质量分数5%，加水合成100%，并用柠檬酸调节pH值为5，此时天然染料手绘色浆黏度在0.5～0.65 Pa·s之间，色浆在真丝织物上的流畅性较好，渗化程度较小。

b） 对手绘真丝织物在家庭中进行蒸化、水洗处理，最佳的蒸化方法为蒸锅蒸化，其最优工艺为100 ℃条件下汽蒸15～20 min;水洗的最优工艺为：冷水（1.5 g/L洗洁精溶液）→冷水→温水（40 ℃）→冷水。

c） 耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度达到3级的要求。但栀子蓝提取物的耐日晒牢度较差，紫胶、桑葚、茜草、槐米、板栗壳提取物的耐日晒牢度基本符合要求。

参考文献：

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