锦纶织物的决明子色素染色

尚润玲，廖秋菊

（江阴职业技术学院，江苏 江阴 214426）

锦纶织物回弹性和耐磨性均优良，因此，常被用作户外运动衣及内衣等服装的面料。目前，锦纶主要采用合成染料来染色，染色过程不能做到生态环保，染色后的锦纶面料贴身穿着不利于人体健康。人们的环保和健康意识在不断提高，而植物染料在染色过程中又很少产生造成环境污染的物质[1-2]，染色后的织物有着大自然赋予的鲜艳色彩、明亮色泽和芬芳气息，深受消费者青睐[3-4]。因此，寻找植物染料对锦纶面料染色成为热点。据报道，决明子分布广泛，含有天然色素，陈梅玲等[5]研究发现决明子对金黄色葡萄球菌及白色念珠菌等菌有很好的抑制作用。王海棠等[6]对决明子色素稳定性进行了详细的研究，发现该色素有较好的耐热性、抗氧化性和耐还原性，在功能纺织品和食品中的应用前景看好。

不过，目前决明子的研究主要集中在决明子色素的提取及其在药品和食品中的应用等方面，其在纺织上的应用研究较少。通过资料查找，发现有焦林等[7]采用决明子色素对亚麻织物进行染色；王福强等[8]研究决明子对丝织物的染色，而对于采用决明子对织物进行染色后的色牢度以及赋予织物功能性方面的研究很少。所以，本研究的目的就是通过决明子色素的提取和优化染色工艺，提高锦纶织物的得色率，改善染色后的锦纶面料的摩擦牢度、水洗牢度，赋予锦纶织物抗紫外线性能，提高锦纶面料的附加值。

1 试验

1.1 织物、试剂及仪器

织物为锦纶机织物，平方米克重为65g/m2；主要试剂有决明子（工业级，河南中大恒源生物科技股份有限公司）、高效精炼剂（均为工业级，江阴市尼美达助剂有限公司）、纯碱、冰醋酸（均为工业级，国药集团化学试剂有限公司）。

主要有仪器YP10002 型电子天平（江苏金坛科学仪器有限公司）、YG571 型耐摩擦色牢度仪、DHG-9620B 型电热恒温鼓风干燥箱、SW-12A 型耐洗色牢度测试仪（南通宏大实验仪器有限公司），HTF-24P 型红外线染色小样机（靖江市华夏科技有限公司），Color-Eye 7000A 型电脑测色仪（美国X-Rite）。

1.2 决明子色素的提取

采用碱法提取，料液比为1∶20，称取一定量的事先粉碎成粉末状的决明子，然后倒入预先配制的20g/L的无水碳酸钠溶液，搅匀后，在95℃水浴锅中提取1.5h，然后真空抽滤，将滤液作为下面染色实验用的决明子母液。

1.3 锦纶织物的前处理

锦纶织物在织造或者运输的过程中沾有一定量的油剂，因此，一般在染色前利用高效精炼剂对其进行前处理。

1.3.1 工艺处方

1.3.2 工艺曲线

将润湿后的锦纶织物，在室温下投入按照上述处方配制的前处理浴中进行前处理，具体前处理工艺曲线如图1 所示。

图1 锦纶织物前处理工艺曲线

1.4 锦纶织物的染色工艺

将处理过的锦纶织物于50℃温水中润湿10min，然后进行染色及水洗后处理。

1.4.1 工艺流程

前处理过的锦纶织物→染色→水洗→烘干。

1.4.2 工艺处方

1.4.3 工艺曲线

将润湿后的锦纶织物于室温下投入用决明子提取液配制的染浴中进行染色，以1.5℃/min 的升温速率升温，在不同的温度、染色时间和染浴pH 值下分别对锦纶织物进行染色、水洗和烘干。具体工艺曲线如图2所示。

图2 锦纶织物染色工艺曲线

1.5 各项色牢度测试

耐摩擦色牢度，按照GB/T 3920-2008 《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试；耐水洗色牢度，按照GB/T 3921-2008 《纺织品色牢度试验耐水洗色牢度》测试。

1.6 颜色特征值与K/S 值测定和抗紫外线性能测定

颜色特征值与K/S 值的测定采用Color-Eye 7 000A 型电脑测色仪，在D65 光源、入射角10°条件下测定，测4 次取平均值；抗紫外线性能测定则按照GB/T 18830 2009《纺织品防紫外线性能的评定》 进行测试。

2 结果与讨论

将前处理好的锦纶织物，选用决明子的提取液，采用直接法染色工艺对锦纶织物进行染色。

2.1 单因素法实验结果与分析

2.1.1 温度对锦纶织物直接法染色效果的影响

分别采用60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的保温温度，在保温时间为60 min、pH 值为4.0，浴比1∶50 的染浴中，按1.4 染色工艺对锦纶织物进行染色，测定染色后织物的颜色特征值及K/S，结果见表1。

表1 保温温度对染色锦纶颜色特征值及K/S 值的影响

由表1 知，随着保温温度的升高，采用决明子提取液染色后的锦纶织物的K/S 值逐渐减小，可能是因为温度升高，一方面，可以使决明子色素分子运动速率加快，有利于上染锦纶纤维和在锦纶纤维中的扩散；另一方面，随着温度的升高，决明子色素对锦纶纤维的吸附作用也减小，上染到锦纶纤维上的决明子色素分子的解吸速率也加快，同时可能会有部分染料发生水解，导致K/S 值减小。

此外还发现，染色后的锦纶织物随着温度的升高，色相明度L 值、红绿a 值、黄蓝b 值均逐渐下降，表明所染锦纶颜色逐渐变浅，黄光和红光均减弱。因此，保温温度以60℃为宜。

2.1.2 时间对锦纶织物染色效果的影响

分别采用30min、45min、60min、80min、90min 的保温时间，在染色温度为60℃、pH 值为4.0，浴比1∶50 的染浴中，按1.4 染色工艺对锦纶织物进行染色，测定染色后织物的颜色特征值与表观色泽深度K/S 值，结果见表2。

表2 保温时间对染色锦纶颜色特性值及K/S 值的影响

由表2 可知，随着保温时间的延长，采用决明子色素染色后的锦纶织物的K/S 值先逐渐增大；当保温时间达到60min 时，染后锦纶面料的K/S 值随着时间的延长而减小，可能是因为当染色保温时间达到60min后，染色趋于平衡，所以，织物的K/S 值几乎保持不变。同时还发现，染色后的锦纶织物随着染色时间的延长，色相明度L 值逐渐减小、红绿a 值逐渐增大、黄蓝b 值均逐渐减小，表明所染锦纶明度降低，红光增强和黄光减弱。综上所述，保温时间以60min 为最佳。

2.1.3 pH 对锦纶织物染色效果的影响

由于锦纶在pH 值小于2.5 的染浴中染色时会发生水解[9]。因此，本实验分别采用pH 值分别为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 的染浴，在保温温度为60 ℃、保温时间为60 min、浴比1∶50 的染浴中，对锦纶织物进行染色，测定染色后织物的颜色特征值与表观色泽深度K/S 值，结果见表3。

表3 pH 对染色锦纶颜色特征值及K/S 值的影响

由表3 可知，随着pH 值增大，决明子色素染色后的锦纶织物的K/S 值逐渐降低，可能是因为在pH 值较低的染浴中，会有较多的锦纶纤维大分子上的氨基与染浴中大量氢离子结合，从而在纤维表面上产生大量的带正电荷铵根离子，可与更多的决明子色素阴离子以离子键结合；随着pH 值的增加，染浴中的氢离子逐渐减少，锦纶纤维大分子上形成的带正电荷的铵根离子减少，与决明子色素阴离子以离子键形式结合的机会也不断减少，导致上染到锦纶织物的色素量减少，表现在锦纶织物的K/S 值减小。再者，考虑染浴pH值为3.0 时，锦纶纤维表面形成的大量的铵根阳离子与色素阴离子快速形成离子键，染色易出现色花；同时发现，染色后的锦纶织物随着pH 值增大，色相明度L 值与红绿a 值逐渐增大，黄蓝b 值逐渐减小，表明所染锦纶明度增强，红光增强和黄光减弱。综上所述，pH值以4.0 为宜。

2.2 决明子提取液染色后的色牢度

采用优化工艺，决明子提取母液20ml，采用直接染色法对锦纶织物进行染色，染色后的锦纶织物的K/S值和各项色牢度见表4。

表4 染色后的锦纶织物的K/S 值和各项染色牢度

由表4 所示的测试结果可以看出，采用决明子提取液对锦纶织物进行染色，染色后的锦纶织物的皂洗牢度和干摩擦牢度均在3.0～4.0 级，满足染色加工的要求。

2.3 决明子提取液染色后的抗紫外线性能

参照1.3 的实验方法，在染浴pH 值为4.0，保温温度为60℃的条件下，对锦纶织物染色60min，然后水洗，烘干，进行染色后锦纶织物的抗紫外线性能测试，测试结果如表5 所示。

表5 染色后的锦纶织物的K/S 值和抗紫外线性能

由表5 的测试结果可以看出，采用决明子提取液对锦纶织物进行染色，染色后的锦纶织物的抗紫外线性能显著增强，虽然染色后锦纶织物的表观色泽K/S值仅为2.76，但是其UPF 值却高达64.73。

3 结语

3.1 决明子提取液对锦纶织物直接法染色的最佳染色工艺为：pH 值为4.0,保温时间为60 min，保温温度为60℃。

3.2 采用决明子提取液对锦纶织物进行染色，染色后的锦纶织物的皂洗牢度和干摩擦牢度均在3.0～4.0级，满足染色加工的要求。

3.3 采用决明子提取液对锦纶织物进行染色，染色后的锦纶织物的抗紫外线性能显著增强。