超声辅助苏木染料棉织物染色性能研究

杨艳凤，胡雪敏，王 硕

（河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄 050018）

天然染料是指没有或者极少经过化学加工的染料，其中，植物染料是天然染料的主体[1]。随着合成染料的出现，天然染料由于色谱不全、色牢度较差等缺点而逐渐被取代[2]。但合成染料在生产和使用过程中会造成环境污染，消耗大量能源，对人类身体健康造成威胁。天然染料因良好的环境相容性、抗菌等优点而重新受到重视[3]。

苏木染料是一种传统的植物染料[4]，其主要色素成分为苏木素和苏木精。花芯含有色素，色素在不同pH下提取，呈现不同的颜色[5-8]。以染丝绸为例，苏木染色机理主要是苏木中含微黄色结晶的苏木素经氧化后生成氧化苏木素；由于苏木素中与醌基相邻的羟基在一定pH下存在离解平衡，在不同pH水溶液中会发生变色行为，加入媒染剂后与氧化苏木素形成配合物，从而上染织物[9-10]。先前有研究表明，苏木能够上染包括棉在内的多种织物[11-13]，但这些染色行为都需要在较高温度下进行，低温染色的报道相对较少。

本项目分别采用NaCl、Na2SO4作为促染剂，明矾作为媒染剂，通过超声辅助的方法对棉织物进行染色，从而提高染色牢度和速率。对有无超声辅助染色性能进行对比，并对两种情况进行L9(33)正交实验，分析温度、浴比和时间对染色性能的影响。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：纯棉漂白布（50×50、144×80），苏木，去离子水，明矾，NaCl，Na2SO4。

仪器：DF-101 恒温水浴锅，加热套，烘箱，超声仪，摩擦牢度仪。

1.2 染色工艺

1.2.1 染料的提取

将25 g苏木剪碎，用500 mL去离子水沸煮2 h，过滤得到苏木染液。

1.2.2 染色流程

同浴染色流程如下：

先染色后媒染流程如下：

1.3 测试

采用UV5100 紫外-可见光分光光度计测定染液的最大吸收波长；采用Color i5计算机测色配色仪（美国GretagMacbeth）测定织物的K/S值；采用摩擦牢度仪（温州大荣纺织仪器有限公司）按GB/T 29865—2013测定染色织物的耐摩擦色牢度。

2 结果与讨论

2.1 染色方法

对不同染色方法得到的染色效果进行比较（染液最大吸收波长为555 nm，吸光度为2.147）。由表1 可以看出，先染色后媒染的纯棉织物K/S值为1.12，同浴染色的棉织物K/S值为2.19。由此可见，同浴染色具有更高的染色深度，故选择同浴染色方法。

表1 不同染色方法的染色结果

2.2 助剂选择

采用NaCl 和Na2SO4作为促染剂，染色方法采用同浴染色，其他条件均相同，染色结果见表2。当元明粉（Na2SO4）作为促染剂时，K/S值为2.48，NaCl的K/S值为2.29，元明粉作为促染剂有更高的染色深度。因此，促染剂选择Na2SO4。

表2 不同促染剂染色结果

2.3 超声辅助染色

以明矾为媒染剂，元明粉为促染剂，采用同浴染色工艺，选取温度、浴比、时间3个因素，每个因素选取3个水平L9(33)进行正交实验，在有超声辅助和无超声辅助条件下测量K/S值、耐摩擦色牢度等数据，判断温度、时间、浴比对染色性能的影响，结果如表3 和表4所示。

从表3可知，极差从大到小为：温度和浴比、时间，说明在无超声辅助的条件下，影响颜色深度的主要因素为温度和浴比。从表4 可知，极差从大到小为：浴比、时间、温度，说明在超声辅助实验中，影响染色深度的主要因素为浴比，而温度的影响最小。由此可见，超声辅助染色能够有效降低染色温度。

表3 无辅助下苏木上染纯棉织物的正交实验

续表3

表4 超声辅助下苏木上染纯棉织物的正交实验

针对上述测试结果，在30 ℃、60 min、浴比1∶30条件下对有无超声辅助染色做单因素实验，测试结果如图1、表5所示。

图1 有无超声辅助的K/S值曲线图

表5 有无超声辅助的染色性能

由图1、表5可见，超声辅助下苏木上染纯棉织物的染色效果优于无超声辅助（染液最大吸收波长571 nm，吸光度2.280）。

3 结论

苏木上染棉织物采用同浴染色，以元明粉作为促染剂。超声辅助下苏木上染棉织物的染色效果优于无超声辅助。