新型天然染料染色促进剂MA-2的应用研究

（绍兴中纺化工有限公司 浙江绍兴 312000）

与合成染料相比，从植物中提取的天然染料具有如下优点：从生物体中提取，对人体无伤害，与环境相容性好，可生物降解，部分染料不仅具有染色的装饰功能，还有医疗和保健效果，采用这些天然染料染色的织物可能具有抗菌、消炎、防虫、抗过敏、抗肿瘤、抗氧化、防辐射、降压、促进血液循环等特殊的药物保健功能[1]。在全球崇尚健康、提倡环境友好的今天，以此种天然染料染色的服装必将更受青睐。但是，以涤纶为代表的化学纤维几乎不能被天然染料上染，以棉为代表的天然纤维在天然染料染色时普遍存在上染率低和色牢度差的问题。因此，大量天然染料资源尚不能被用于纺织品染色。

目前，国内外针对天然染料对棉织物上染率低、色牢度差的问题进行的研究，集中于对棉织物进行预处理，如PISITSAK[2]等用乳清蛋白预处理棉织物，然后用从木果楝树皮中提取的天然染料进行染色，上染率明显提高。本课题合成了一种天然染料染色促进剂，棉织物经此染色促进剂预处理后，再经天然染料染色，上染率和色牢度均大幅提升，因此可大大拓展天然染料应用领域。MA-2（自制，分子结构如图1所示）。

1 试验

1.1 材料与试剂

纯棉针织布；桑葚、茶树、紫娇、板栗壳、石榴皮天然染料（常州美胜生物材料有限公司），苏木、冬青叶、紫甘蓝天然染料（自制）；染色促进剂

1.2 仪器

红外线染色机(瑞比公司)，SW-12A 型耐洗色牢度试验机（温州方圆标准仪器厂），干湿摩擦色牢度测试仪（温州际高检测仪器有限公司）。

1.3 染色促进剂预处理工艺

MA-2用量X%（o.w.f），纯碱调整工作液pH值为9，浴比1:20，预处理温度70℃，预处理时间为30分钟。

1.4 预处理棉织物天然染料染色工艺

浴比1:20，以2℃/min速度升温至染色温度，保温60min，降温到60℃，加2g/L 纯碱，继续保温20min，取出，皂洗，加酸中和，使布面pH值达到4.5～8。

1.5 上染率

上染率按式（1）计算。

式中:At——加碱固色前染液的吸光度

A0——染色原液的吸光度

1.6 染色织物色牢度测试方法

耐水洗色牢度按照ISO 105-C06-2010《纺织品.色牢度试验.第C06 部分:耐家庭和商业洗涤色牢度》标准测定。

摩擦色牢度按照ISO 105-X15-2016《纺织品.色牢度试验.第X15 部分:摩擦色牢度》标准测定。

2 结果与讨论

2.1 预处理时MA-2用量对棉织物天然染料染色上染率的影响

图2为不同MA-2用量时茶树和桑葚天然染料的上染率。由图可知，当MA-2用量为6%时，上染率基本已达到最大值，再增加MA-2用量，上染率不再提高，说明此时MA-2 在织物上的吸附量已经达到饱和。因此以下试验中MA-2用量均为6%。

2.2 MA-2预处理棉织物天然染料染色工艺研究

分别考察染色温度，染浴pH值，染色时间对MA-2预处理棉织物天然染料染色上染率的影响。

2.2.1 染色温度对上染率的影响

由图3可知，当桑葚天然染料用量在2%（o.m.f）以下时，60℃染色时上染率更高。但是当染料用量超过2%（o.m.f）后，60℃染色时上染率明显低于80℃和95℃。在不同染料用量下，80℃和95℃染色的上染率相差不大。分析原因，可能是当染料用量较低时，溶液中的天然染料数量少，很容易吸附到MA-2预处理棉织物表面，此时上染率很高。溶液中染料浓度很低时，由于热运动从织物表面解析出来的染料更容易向染液中扩散，而非向织物内扩散。因此染色温度越高，织物表面解析的染料越多，上染率下降。当染料用量增大，染液中染料浓度高，从织物表面解析出的染料倾向于向织物内部扩散。由于天然染料分子体积较活性染料、直接染料等合成染料更大，同时MA-2 较纤维素分子对染料亲和力更大，导致天然染料更难从织物表面解析出来向内部迁移。因此，当染色温度为60℃时，染色初期吸附于织物表面的染料很难向织物内部迁移，并且阻碍了染液中的染料继续上染织物，故上染率较低。染色温度超过80℃后，初期上染到织物表面的天然染料有足够能量解析出来并向织物内部迁移，上染率提高。染色温度80℃与95℃时的上染率基本相同，因此MA-2预处理棉织物天然染料染色适宜的染色温度为80℃。

2.2.2 染浴pH值对上染率的影响

桑葚天然染料用量3%，染色温度80℃，染色时间为60min，使用醋酸和纯碱，调节染浴pH值，考察pH值对上染率的影响，结果如图4所示。结果表明，上染率随pH值增大逐渐下降。可能是由于在碱性条件下，MA-2分子中的3-氯-2-羟丙基，在碱性条件下易与染料分子中的酚羟基发生反应，形成共价键，导致染料不能向纤维内部迁移，上染率下降。棉织物在酸性高温条件下会发生强力损伤，综合考虑，MA-2预处理棉织物天然染料染色适宜的pH值为5。

2.2.3 染色时间对上染率的影响

桑葚天然染料用量3%，染色温度80℃，染浴pH值为5，考察不同染色时间对上染率的影响。由图5可知，棉织物经MA-2预处理后，桑葚天然染料上染速率很快，染色20min，上染率已达72.5%。40min时基本达到染色平衡，上染率达到80%左右。

2.3 MA-2预处理对不同天然染料上染率的提高效果

表1为棉织物经MA-2预处理前后，不同天然染料的上染率及上染率提高率。经MA-2预处理后，天然染料的上染率显著提高。其中，桑葚、茶树、板栗壳、苏木和石榴皮天然染料上染率提高了约3倍，其他天然染料上染率也提高了2倍以上。

表1 MA-2预处理前后不同天然染料的上染率及上染率提高率

2.4 MA-2预处理对棉织物天然染料染色色牢度的影响

经MA-2预处理和未预处理的棉织物，天然染料染色后，经2g/L 纯碱，60℃处理20min，再经过酸中和，水洗，测试耐水洗色牢度，干/湿摩擦色牢度，结果如表2所示。由表2可知，未经预处理的棉织物经天然染料染色后，色牢度很差。经MA-2预处理后再染色，色牢度显著提高，耐水洗色牢度和湿摩擦色牢度提高2-3级，干摩擦色牢度提高1-2级。这是因为染色促进剂MA-2分子中含有大量3-氯-2-羟丙基，该基团在碱性条件下可形成环氧基，能与棉纤维分子中的羟基和天然染料中的酚羟基发生反应，形成共价键，起到架桥作用，使天然染料与棉织物纤维牢固结合，从而提高色牢度。

表2 MA-2预处理对棉织物天然染料染色色牢度的影响

3 结论

棉织物经6%（o.w.f）MA-2预处理后，再经天然染料染色，与未预处理时相比，上染率和色牢度均显著提高。通过优化染色工艺，多种天然染料上染预处理棉织物的上染率可达到60%以上，同时水洗色牢度4级以上，摩擦色牢度3级以上，基本可以满足服用要求。