核桃色素对真丝织物的染色性能研究

丁 洪，李淼妍，朱周宇，宁一鸣，苏海鸣

(苏州大学纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215021)

真丝织物是一种高档的纺织面料，它拥有珍珠般的光泽、滑爽的质感以及优良的吸湿透气性，被誉为“纤维皇后”[1]。真丝面料除了用作高档礼服之外，还可用于贴身衣物，它对染料的生态环保性有更高的要求，因此，使用天然染料上染真丝织物具有较好的应用前景[2]。天然染料是指从自然界中提取的，没有经过人工合成、很少甚至是没有经过化学加工的染料，因其生态环保、可降解、无毒无害等多种优势，成为目前很受欢迎的研究对象[3]。核桃色素是从核桃外壳中提取出的一种天然色素，其化学成分有萘醌类、黄酮类、多酚类、多糖二芳基庚烷类、萜类、甾体等，具有抑菌抗炎、镇痛、抗癌、杀虫等功效[4]。核桃色素耐光性好，耐还原能力比耐氧化能力强[5]，在一定条件下是一种性质比较稳定的天然色素，具有作为天然染料的基本性能。

本文主要研究了核桃色素在真丝织物上的染色性能，分别探讨了pH值、染色温度、染色时间、硫酸钠(质量)浓度、色素用量对真丝织物染色性能的影响[6]，优化直接染色的最佳染色工艺条件(已考虑经济性)。此外，还进一步试验了预媒染、后媒染工艺对染色织物的色深值、颜色特征值以及染色牢度的影响。

1 试验

1.1 试验材料与仪器

1.1.1 试验材料

真丝针织物(鑫缘茧丝绸集团股份有限公司)；核桃色素(河南中大恒源生物科技股份有限公司)；十八水合硫酸铝、七水合硫酸亚铁、冰醋酸、氢氧化钠、无水硫酸钠(均为分析纯)、皂片(上海市纺织工业技术监督所)。

1.1.2 试验仪器

IR-12SM红外染样机；Ultra Scan XE型分光测色仪(美国Hunter Lab公司)；SW-12A型水洗色牢度试验机(无锡纺织设备厂)；Y(B)902型汗渍色牢度烘箱(温州大荣纺织仪器有限公司)；Alpha型日晒牢度仪(SDL-Atalas公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 核桃色素对真丝织物的直接染色

取核桃色素用量为3%(omf)，固定浴比为1∶40，用冰醋酸和氢氧化钠溶液调节至指定pH值，并加入指定量的硫酸钠，40 ℃条件下投入真丝织物，以2 ℃/min的升温速率升至指定温度，恒温染色45 min，降温，取出，水洗，晾干[6]。在固定其他条件不变的情况下，试验染浴pH值、染色温度、染色时间对染色织物K/S值的影响[6]。

1.2.2 提升性试验

在最佳染色工艺条件下，取色素用量(omf)为1%、2%、3%、4%、5%，试验色素用量对染色织物K/S值的影响。

1.2.3 媒染工艺

取媒染剂用量为5%(omf)，媒染液pH值为4，浴比1∶50，40 ℃条件下投入真丝织物，以2 ℃/min的升温速率升至60 ℃，恒温媒染45 min[7]，降温，取出，水洗，晾干。

1.3 测试方法

1.3.1 K/S值测试及颜色特征值

将染色织物折叠成4层，在Ultra Scan XE测试仪上进行测试，采用D65光源，10°视场，光谱扫描范围为400～800 nm，测试4次，取平均值[7-10]。

1.3.2 匀染性测试

在纤维上任取8个点分别用分光测色仪测试其表观色深K/S值，计算其平均值[11]。

1.3.3 色牢度

耐皂洗色牢度：参照《GB/T 3921-2008纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》A(1)方法，在水洗色牢度试验机上测定[7-10]。

耐汗渍色牢度：参照《GB/T 3922-2013纺织品色牢度试验耐汗渍色牢度》，在耐汗渍色牢度仪上测定[8-10]。

耐光色牢度：参照《GB/T 8427-2008纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》，在日晒牢度仪上测定，日晒时间为24 h[7-10]。

2 结果与讨论

2.1 pH值对染色性能的影响

根据工艺1.2.1，固定核桃色素用量为3%(omf)，浴比为1∶40，染色温度95 ℃[6]，染色时间45 min，测试不同pH值条件下染色织物在400～800 nm波长范围内的K/S值，绘制了光谱曲线图，如图1所示。

图1 不同pH值条件下核桃色素染色真丝织物的光谱曲线

从图1中可以看出，在波长为400～800 nm范围内，不同pH值所对应的光谱曲线变化趋势相近，说明核桃色素在不同pH值染浴中较稳定，pH值对色素的颜色影响较小。选用吸收波长400 nm，得出不同pH值下染色织物的K/S值，结果如图2所示。

图2 染浴pH值对K/S值的影响

由图2可知，当pH值为3时，织物的K/S值最大。随着染浴pH值的增大，核桃色素上染真丝织物的K/S值下降。这是因为随着pH值的增加，织物上所带的正电荷减少[8]，造成染料与纤维结合的数量下降，K/S值下降。当pH值较低时，核桃色素被真丝纤维上带正电荷的氨基吸引，以离子键结合而染着于纤维上，随着pH值的增大，静电引力消失，色素必须克服静电斥力才能上染纤维，得色会逐渐变浅[6]。因此，核桃色素上染真丝织物的最佳pH值为3。

2.2 温度对染色性能的影响

根据工艺1.2.1，固定核桃色素用量为3%(omf)，浴比为1∶40，pH值为3，染色时间45 min，试验不同温度下的染色性能，结果如图3所示。

图3 染色温度对K/S值的影响

从图3中可看出，核桃色素上染真丝织物的K/S值随着染色温度的升高而增大。这是因为染色温度升高，纤维体积膨胀增大[8]，染料分子的聚集度降低，平均动能增大，染料更容易进入纤维内部，从而使得织物的K/S值增大[17]，达到更好的染色效果。当温度为98 ℃时，真丝织物的K/S值最大。因此，选择染色温度为98 ℃较为合适。

2.3 时间对染色性能的影响

根据工艺1.2.1，固定核桃色素用量为3%(omf)，浴比为1∶40，pH值为3，染色温度为98 ℃，试验染色时间对染色性能的影响，结果如图4所示。

图4 染色时间对K/S值的影响

由图4可知，随着染色时间的延长[8]，织物的K/S值呈增大趋势，但增大的幅度较小。当染色时间为70 min时，真丝织物的K/S值达到最大，但上升趋势变缓。这是因为时间的延长有利于染料对纤维的上染，使得更多的染料吸附到纤维上。因此，核桃色素上染真丝织物的最佳时间为70 min。

2.4 硫酸钠质量浓度对染色性能的影响

根据工艺1.2.1，固定核桃色素用量为3%(omf)，浴比为1∶40，pH值为3，染色温度为98 ℃，染色时间70 min，试验添加硫酸钠对染色性能的影响，结果如表1所示。

从表1中可以看出，加入硫酸钠，织物的K/S值有所降低，但标准偏差减小，说明硫酸钠的加入有利于提升染色的均匀性。当硫酸钠为40 g/L时，标准偏差最小，说明织物此时的匀染性最好，但K/S值有较大的下降。在染色过程中，可根据需要选择硫酸钠的添加量。

表1 硫酸钠对染色性能的影响

综上，核桃色素对真丝织物染色的最佳工艺为pH值为3，温度为98 ℃，染色时间70 min，可适当添加硫酸钠提高染色均匀性。

2.5 核桃色素对真丝织物的提升性

取pH值为3，温度为98 ℃，染色时间70 min，硫酸钠40 g/L。试验色素用量对染色织物K/S值的影响，结果如图5所示。

图5 色素用量对K/S值的影响

由图5可知，随着染浴中核桃色素用量的增加，染色后织物的K/S值逐渐增大，但总体得色量不高。

2.6 媒染对核桃色素染色性能的影响

按照工艺1.2.3，对真丝织物进行先媒后染和先染后媒染色，试验媒染对染色性能的影响，结果如表2和表3所示。

表2 媒染剂对K/S值及颜色特征值的影响

由表2可知，采用硫酸铝和硫酸亚铁前媒染，可以提高染色织物的K/S值；经前媒染和后媒染后，织物明度下降，色相角和鲜艳度基本不变。

由表3可知，核桃色素直接染色真丝织物就能达到较好的染色牢度，各项牢度都能达到3级及以上，满足常规纺织品的服用要求。经过硫酸亚铁媒染或硫酸铝后媒染后，染色织物的耐酸汗渍牢度有所提高。可根据需要选择是否进行媒染处理。

表3 核桃色素上染真丝织物的各项牢度

3 结论

(1)核桃色素上染真丝织物直接染色的最佳工艺条件为染浴pH值为3，染色温度98 ℃，染色时间70min；适当添加硫酸钠可以提高染色均匀性；随着核桃色素用量的增加，染色织物的K/S值明显增大，但总体得色量不高。

(2)采用硫酸铝和硫酸亚铁前媒染，可以提高染色织物的K/S值，媒染对染色织物的色相角和鲜艳度影响不大；核桃色素直接染色真丝织物就能达到较好的染色牢度，各项牢度都能达到3级及以上，媒染对染色牢度的提高影响不大。