醋/涤混纺织物的天然茜草染料染色

梁小琴,周飞燕

(嘉兴职业技术学院 时尚设计学院,浙江 嘉兴 314036)

醋酯纤维,是以醋酸和纤维素为原料经酯化反应制得的人造纤维,具有绿色、环保和可持续发展的特点[1]。为克服纯醋酯面料断裂强度低、易起毛起球的缺点,醋酯/棉、醋酯/涤纶等交织混纺而成的面料不断问世,其中醋/涤面料因其舒适的手感、出色的耐磨性和较高的性价比受到广大消费者的青睐[2]。

近年来,人们对纺织品的生态性、环保性提出更高要求。天然染料,尤其是植物染料,受到越来越多的关注,其在棉[3]、麻[4]、丝绸[5]和羊毛织物[6]中的染色也变得越来越流行。然而,目前大部分植物染料仅应用于纤维素和蛋白质等天然纤维的染色,在合成纤维、半合成纤维染色中的应用较少。

茜草,别名红根草,其根茎含有许多蒽醌类衍生物,这些化合物的结构与分散染料的结构相似[7],被证实可用于涤纶等合成纤维的染色[8-9]。醋酸纤维和涤纶一样,通常采用疏水性的分散染料进行染色[10]。因此,提取茜草色素并将其用于醋/涤织物的染色,探究染色方法、媒染剂及染色工艺对织物染色性能的影响。

1 试验部分

1.1 材料与仪器

材料:茜草(市售);醋/涤混纺面料(混纺比72∶28,克重220 g/m2);锦纶过滤网(400目);硫酸铝、明矾、硫酸铜、硫酸亚铁、冰醋酸和磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液(上海西陇化工有限公司);中性洗涤剂(常州美胜生物科技有限公司);工业蒸馏水(浙江南岱实业有限公司)。

仪器:染色小样机(无锡阳博印染机械设备有限公司)、电子天平(北京睿诚永创科技有限公司)、Ci7800计算机测配色仪(爱色丽(上海)色彩仪器商贸有限公司)、Y571W 纺织品摩擦色牢度仪(无锡建仪实验器材有限公司)、SW-12A 水洗色牢度试验机(无锡纺织设备厂)、BZGY908标准光源箱(合肥泛远检测仪器有限公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 茜草染液的提取

称取干燥的茜草根100 g,经粉碎机粉碎后于酸性水溶液(水300 m L、冰醋酸2 m L)中浸泡24 h,经过滤、水洗2 次(2 000 m L 水/次)后,将每次水洗过滤的溶液均匀混合,作为染液备用。

1.2.2 直接染色工艺

称取醋/涤混纺织物和茜草染液(浴比1∶100),调节p H 值后,以40 ℃始染,并以2 ℃/min的升温速率升温到95℃,保温60 min,降温,取出醋/涤混纺面料,用50 ℃清水清洗2遍,再用中性皂洗液清洗1遍,最后清水洗净烘干。

1.2.3 媒染法染色工艺

前媒法染色:按照浴比为1∶100,媒染剂质量分数5%,将媒染液p H 值调节至5,升温至50 ℃后媒染40 min,取出用清水清洗后按照1.2.2节步骤进行染色。

同浴法染色:在染浴中加入质量分数5%媒染剂,按照1.2.2节步骤进行染色。

后媒法染色:按照1.2.2节步骤染色后,加入质量分数5%媒染剂,在浴比1∶100条件下,调节p H 值为5,升温至50 ℃后媒染40 min,充分清洗后烘干。

1.2.4 皂洗试验

称取中性皂洗剂,配制皂洗液(0.1 g/L),按照1∶30的浴比,将染色后的织物在60 ℃下皂洗10 min,取出,用清水清洗后烘干,得到染色织物。

1.3 测试方法

1.3.1 颜色特征值及表观深度测试

设置计算机测配色仪参数为D65 光源和10°观察角,测定织物的L、a、b及K/S值。测色时将染色试样对折成4 层,在不同位置分别测试4次,取平均值作为最终结果。

1.3.2 色牢度测试

参照GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》中的试验方法A 和GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测试染色后醋/涤混纺织物的耐皂洗和耐摩擦色牢度。

2 结果与讨论

2.1 媒染方法对染色效果的影响

按照1.2.3节染色工艺,以硫酸铝、明矾、硫酸铜、硫酸亚铁为媒染剂,分别采用前媒染法、同浴媒染法和后媒染法对醋/涤混纺织物进行染色,染色效果如表1和图1所示。由表1可知,采用不同媒染剂,醋/涤混纺织物所呈现出的颜色深度和色调具有较大差异,即使使用同种媒染剂、不同的染色方法,有时也会得到不同的颜色。这是因为不同媒染剂的金属离子与茜草色素可形成不同程度的络合或不同络合结构,从而改变染料的发色性能,进而改变织物颜色。其中,以明矾和硫酸铜为媒染剂染色后的醋/涤混纺织物颜色最鲜艳,以硫酸铜前媒染色法染色获得的织物颜色最深(图1)。因此,在后续最佳染色工艺探索时以硫酸铜为媒染剂,采用前媒染色法进行醋/涤混纺织物的茜草染色。

图1 媒染方法对染色效果的影响

表1 不同媒染剂和不同染色方法染得的织物在D65光源下的表观颜色

2.2 染液pH值对染色效果的影响

选用硫酸铜作为媒染剂,按照1.2.3节前媒染色方法,调节染浴p H 值在3～8之间,测试染色织物的颜色特征值。由表2可知,p H 值升高,染色织物K/S值降低,明度值L升高。这主要和染料对织物的亲和力有关,醋酸纤维含大量的醚化结构和酯化结构,具有疏水性质[1]。酸性条件下,茜草色素分子中某些有效成分游离出来,在高温条件下进入醋酸纤维和涤纶纤维内部进行着色[9,11]。而随着染液p H 值增大,茜草染料的溶解性增大,对醋/涤混纺面料的亲和力降低。此外,p H 值升高,a值降低,红光降低,b值增加,黄光增加,当p H 值为3～4时,染色织物为红色色谱,当p H值为5～8时则呈现黄色色谱。

表2 不同染色p H 值时醋/涤混纺织物的颜色参数

2.3 染色温度对染色效果的影响

温度过高容易影响醋酸纤维的断裂强力,因此控制染色温度在50～100 ℃之间[12-13]。由表3可知,染色温度升高,K/S值显著升高,L降低,a和b值则无明显变化,说明染色温度对醋/涤混纺面料的染色色深值影响较大,而对色光无明显影响。这是因为醋酸纤维和涤纶纤维类似,其分子链结构排列紧密,低温条件下茜草色素分子难以进入纤维内部,温度升高,分子链运动能力增大,链与链之间的间隙增大,色素分子更容易进入纤维内部,得色量提高。因此,当使用硫酸铜作为媒染剂时,染色最佳温度为100 ℃。

表3 不同染色温度时醋/涤混纺织物的颜色参数

2.4 染色时间对染色效果的影响

以硫酸铜为媒染剂,在p H 值3、染色温度100 ℃条件下,按照1.2.3节前媒染色方法对醋/涤混纺面料进行染色,不同染色时间的染色效果如图2所示。由图2可知,染色时间在60 min前,延长染色时间有利于染料上染,K/S值随染色时间延长而增大;当达到染色平衡后,茜草色素在高温条件下水解或结构发生改变,继续延长染色时间得色量下降。综上,采用前媒染色法,以硫酸铜为媒染剂的染色最佳工艺条件为:p H 值3、染色温度100 ℃、染色时间60 min。

图2 不同染色时间醋/涤混纺织物的K/S 值

2.5 染色牢度

在上述最佳染色工艺条件下,使用茜草染料对醋/涤混纺织物进行染色。测试其耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度,结果见表4。从表4可以看出,与直接染色相比,茜草色素在硫酸铜的络合作用下,各项色牢度普遍有所提高,耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均能达到4～5级以上,满足国家标准。

表4 不同染色时间醋/涤混纺织物的颜色参数

3 结束语

采用酸提取法提取茜草色素,对醋/涤混纺织物进行染色,得到最佳染色工艺为:以硫酸铜为媒染剂、前媒染法、染液p H 值3、染色温度100 ℃、染色时间60 min。染色后,醋/涤混纺织物耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均能达到4～5级以上。