枫叶色素对真丝织物的染色研究

钟永达 陈振鹏 游奕楠 邓子铭 董凤春

（五邑大学纺织材料与工程学院，广东 佛山 528051）

1 试验部分

1.1 主要实验材料及仪器

主要实验材料：枫叶，真丝织物，无水乙醇，蒸馏水，氢氧化钠，冰醋酸，十二水硫酸铝钾。

表1 实验仪器

1.2 枫叶预处理与染液提取

预处理工艺流程：称取新鲜枫叶500g→自来水清洗3 次→自然晾干24h→烘箱烘干（60℃，3h）→真空塑封保存。

染液提取：使用电子天平称取预处理后的干枫叶20g，加入400ml 蒸馏水后进行密封，静置冷泡72h，随后对溶液进行过滤、抽滤处理，使溶液澄清无杂质，随后将澄清液置于90℃恒温水浴锅保温90min，得到枫叶黑色染液，备用。

1.3 染色工艺

1.3.1 直接染色工艺

取一定体积的枫叶染液，2×2cm 真丝织物，调节pH后以2℃/min 升温至90℃，保温90min；染毕用60℃温水清洗2 遍，洗净后烘干。

1.3.2 预媒染工艺

使用10g/L 的十二水硫酸铝钾溶液，浴比1∶50，调节pH 后以2℃/min 升温至60℃，保温30 min，用清水洗净后按照1.3.1 节步骤进行染色。

1.3.3 同媒染工艺

在染液中加入10g/L 的十二水硫酸铝钾溶液，经充分搅拌均匀后，按照1.3.1 节步骤进行染色。

1.3.4 后媒染工艺

按照1.3.1 节步骤染色后，加入10g/L 的十二水硫酸铝钾溶液，浴比1：50，调节pH 后以2℃/min 升温至60℃，保温30 min；洗净后烘干。

1.4 测试方法

采用染色织物K/S 值大小衡量染色效果的好坏，K/S 值的测定采用Datacolor SF600 型电子测色配色仪，测试4 次后取平均值。

2 结果与讨论

2.1 染色方法对染色效果的影响

量取50ml 枫叶黑色染液，染色温度设定为90℃，染色时间为90min，染液pH=3；其他工艺按1.3 节步骤对2×2cm 的真丝织物进行不同染色方法实验，染毕用60℃温水清洗2 遍，洗净后在60℃条件下烘干再分别测量其K/S 值，结果见表2。

表2 染色方法对染色效果的影响

由表2 的K/S 值得出，直接染色和预媒染对织物染色的效果最佳，后媒染染色效果最差；为了得到较为深色的黑色面料，在综合考虑经济效益和时间成本后，后续实验采用直接染色的染色方法。

2.2 染液用量对染色效果的影响

分别量取50ml、100ml、150ml、200ml、250ml 的枫叶染液，在pH=3，染色温度90℃的条件下对2×2cm 真丝织物进行水浴锅保温90min，按1.3.1 直接染色工艺进行染色。染毕用60℃温水清洗2 遍，洗净后在60℃条件下烘干再分别测量其K/S 值，将所得数据制成图表，结果如图1 所示。

图1 染液用量对染色效果的影响

由图1 可知：随着染液用量的增加，K/S 值的变化量极小，染液用量对织物得色量影响较小。由实验数据可推测，50ml 枫叶染液对于2×2cm 的真丝织物的最大上染率已达到饱和，增加染液用量对织物的上染率影响不大，故K/S 值无明显变化。因此综合考虑到经济效益、节约成本等问题，本实验染液用量采用50ml。

2.3 染液pH 值对染色效果的影响

取50ml 枫叶染液，调节染液pH 值，pH 值范围为3～11；在染色温度90℃，染色时间90min 条件下，按1.3.1直接染色工艺对2×2cm 真丝织物进行染色。染毕用60℃温水清洗2 遍，洗净后在60℃条件下烘干再分别测量其K/S 值，将所得数据制成图表，结果如图2 所示。

图2 pH 对染色效果的影响

由图2 可知：pH 为3 时，枫叶染真丝织物得色量最高；pH 为4～6 时真丝织物得色量有所降低，pH 为7～9时，真丝织物得色量大幅下降，pH=11 时，染料上染效果最差。这主要与真丝的结构有关，真丝由丝胶和丝素组成，丝素中的无定形区部分比较松散，在水中容易膨化，有利于纤维的染色。当pH 低于真丝的等电点时，纤维上的氨基同时离子化，此时纤维带正电荷，能与染液中带负电荷的羟基进行结合。由于真丝织物长时间处在强酸或碱性溶液中，强度损失较大，故选择pH=3 的弱酸性条件染色。

2.4 染色温度对染色效果的影响

取50ml 枫叶染液，设定pH=3，染色温度50～100℃，保温90min，按1.3.1 直接染色工艺对2×2cm 真丝织物进行染色，染毕用60℃温水清洗2 遍，洗净后在60℃条件下烘干再分别测量其K/S 值，将所得数据制成图表，结果如图3 所示。

图3 温度对染色效果的影响

由图3 可知：在染色温度为50～90℃时，织物上染率随温度升高而增大，在90℃时上染率达到最大值。在90℃后继续升温，织物上染率有所下降。温度升高，染料分子动能增大，更容易上染纤维，但在100℃染色时，真丝织物得色量下降，温度过高时枫叶染料色素被破坏。因此，为了得到更好的染色效果，染色温度选择为90℃。

2.5 染色时间对染色效果的影响

取50ml 枫叶染液，pH=3，染色温度90℃，染色时间为60～120min，按1.3.1 直接染色工艺对2×2cm 真丝织物进行染色。染毕用60℃温水清洗2 遍，洗净后在60℃条件下烘干再分别测量其K/S 值，将所得数据制成图表，结果如图4 所示。

图4 染色时间对染色效果的影响

由图4 可知，随着染色时间的延长，织物K/S 值快速提高，在60～90 min 范围，织物K/S 值提升速率最大，说明此时织物上染速率最快；在90～120 min 范围，K/S 值增加不明显。染色时间在60～90min 内，真丝织物的无定型区比较松弛,在水中容易膨化,有利于染料扩散入纤维内部而染着，上染速率明显提高，色素附着度高，K/S 值大。染色时间在90～120min 中，由于纤维附着色素逐渐趋于饱和，上染速率下降，K/S 值变化不大。综合考虑染色效果与节能减排，染色时间为90 min 较适宜。

3 结论

（1）不同染色方法的K/S 值大小的关系为：预媒染＞直接染色＞同媒染＞后媒染。

（2）不同染液用量对K/S 值大小的关系为：150ml＞200ml＞250ml＞100ml＞50ml，但总体效果基本持平，综合考虑能耗与成本，50ml 染液为最佳。

（3）不同染液pH 对K/S 值大小的影响为：pH 为3～11 中，K/S 值从高依次降低，pH=3 为最高，pH=11 为最低，故染液pH=3 时为最佳。

（4）不同染色温度对K/S 值大小的关系为：90℃＞80℃＞100℃＞70℃＞60℃＞50℃。

（5）不同染色时间对K/S 值大小的关系为：时间为60～120min 中，K/S 值从低依次升高，但在90～120min 中K/S 值大小基本持平，综合考虑生产效率及节能减排等方面，染色时间90min 为最佳。

（6）在综合考虑染色效果、经济、环保、节能减排等情况后，由以上试验得知，最佳染色工艺为：枫叶染液用量50ml，染液pH=3，染色温度90℃，染色时间90min，染色方法为直接染色。