殼聚糖在艾蒿植物染料對絲織物染色中的作用

陳 莉，劉玉森(西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，西安 710048)

殼聚糖在艾蒿植物染料對絲織物染色中的作用

陳 莉，劉玉森
(西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，西安 710048)

以殼聚糖為媒染劑，用艾蒿植物染料對絲織物進(jìn)行染色，實驗分析殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物K/S值的影響；利用正交實驗得到了艾蒿染料對絲織物染色的染色優(yōu)化工藝，對比分析殼聚糖在艾蒿染料對絲織物染色中的作用。結(jié)果表明：殼聚糖處理能夠提高艾蒿染料對絲織物染色的K/S值和染色牢度。

艾蒿；天然染料；真絲織物；殼聚糖；染色

利用植物染料對絲織物進(jìn)行著色在中國歷史久遠(yuǎn)，但合成染料自誕生以來，憑借其優(yōu)異的染色性能、眾多的品種和廉價的成本等優(yōu)勢，在絲織物染色領(lǐng)域很快取代了天然染料。隨著人們環(huán)境保護(hù)和衛(wèi)生保健意識的不斷增強，合成染料在生產(chǎn)和使用過程中顯現(xiàn)出來的對環(huán)境的污染、人體健康的毒害和石油等不可再生資源的消耗等問題尤為突出，因此天然染料再次被人們重視和關(guān)注。艾蒿(Artemisia Argyi)具有豐富的天然色素，可作為天然染料使用。其資源非常豐富，除極干旱與高寒地區(qū)，全國均有生長。艾葉是一味應(yīng)用歷史悠久的中藥，有抑菌、殺菌和保健等作用。

天然染料普遍上染率低，且染色牢度差。人們?yōu)榱烁纳铺烊蝗玖系娜旧阅埽ǔ＠媒饘倜饺緞﹣硖岣呱先韭屎腿旧味?。金屬元素在人體內(nèi)會產(chǎn)生一系列的生物效應(yīng)，按對人體的作用不同，分為必需元素、有害元素及有毒元素。必需元素也具有兩重性，超劑量、高濃度則會轉(zhuǎn)化為有害元素[1]。因此開發(fā)新型非金屬媒染劑迫在眉睫。

殼聚糖化學(xué)名為1，4-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖，是由甲殼素脫乙?；谩Ｗ匀唤缑磕晟锖铣傻募讱に赜袛?shù)十億噸之多，所以殼聚糖的產(chǎn)量非常大。殼聚糖是一種聚陽離子型化合物，具有親水的活性氨基和羥基，在酸性條件下具有的電荷密度，對蛋白質(zhì)有很好的親和力。另外，殼聚糖上的氨基陽離子對陰離子染料也有很強的吸附作用，染料可以迅速吸附到織物的表面，使染料更容易向纖維內(nèi)部擴(kuò)散[2]。研究殼聚糖在艾蒿染料染色中的作用，可為艾蒿染料的合理科學(xué)使用提供理論參考。

1 實 驗

1.1 材料及化學(xué)藥品

脫膠電力紡；艾葉(藥店售)，冰乙酸(分析純)，無水乙醇(分析純)，明礬(化學(xué)純)，殼聚糖(脫乙酰度80 %)等。

1.2 儀器與設(shè)備

DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋(天津市泰斯特儀器有限公司)、X600B1電子天平(深圳金恒通衡器制造有限公司)、SF300型思維士電腦測色儀(美國Datacolor公司)、YG571B型摩擦牢度實驗機(寧波璟瑞儀器儀表有限公司)、SW12AⅡ型耐洗色牢度實驗機(青島山紡儀器有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 艾蒿染液制備

取經(jīng)搗碎的艾葉50 g，加入200 mL乙醇溶液，在恒溫水浴鍋中60 ℃保溫6 h；過濾后將殘渣再加入200 mL乙醇溶液浸泡12 h，60 ℃水浴鍋保溫6 h，過濾，將2次獲得的染液混合，定容至200 mL，作為絲織物染色用染液。

1.3.2 染 色

殼聚糖預(yù)處理：配制殼聚糖處理液(醋酸l %，殼聚糖x %，浴比1∶100)→二浸二軋(軋余率80 %)→烘干。

艾蒿染料染色：將殼聚糖預(yù)處理后的絲織物投入50 ℃艾蒿染液中，繼續(xù)升溫至所需溫度，保溫一段時間，水洗，烘干。

1.4 測試方法

1.4.1 K/S值

在電腦測色儀測試染色織物的K/S值，K/S值越大表示顏色越深，即有色物質(zhì)濃度越高，K/S值越小則顏色越淺。

1.4.2 染色牢度

耐洗牢度按照GB/T 3921.1—1997《紡織品 色牢度試驗 耐洗色牢度：試驗1》測試；耐摩擦牢度按照GB/T 3920—1997《紡織品 色牢度實驗 耐摩擦色牢度》測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對織物K/S值的影響

配制殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %，0.2 %，0.3 %，0.4 %，0.5 %，0.6 %，0.7 %，0.8 %，0.9 %，1.0 %的殼聚糖處理液，分別處理絲織物，用艾蒿提取液對殼聚糖處理后的絲織物進(jìn)行染色，測染色織物的K/S值，實驗結(jié)果見圖1。

由圖1可知，隨著殼聚糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，織物的K/S 值先逐漸增加后減小。在質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時，隨著殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，由于殼聚糖對染料的親和力比纖維對染料的親和力大，吸附在織物上的殼聚糖增多，染料容易在織物表面聚集，所以織物色深值會提高。當(dāng)殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %時，絲織物的K/S值最高，其值為4.621。當(dāng)殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.5 %后，隨著殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的繼續(xù)增加，織物的色深值有所下降。這是因為殼聚糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，溶液的黏度越高，在處理織物時，殼聚糖只停留在織物的表面，形成了一層薄膜從而阻礙了染料進(jìn)一步向纖維內(nèi)部遷移[3]，因此織物的色深值反而會下降，而且織物的手感會變硬。

圖1 殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對K/S值的影響Fig.1 Effect of Chitosan Concentration on K/S

2.2 染色正交實驗

以染色溫度、染色時間、殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和染液pH值為影響因素，設(shè)計L9(34)正交實驗方案，K/S值為評價指標(biāo)，實驗結(jié)果與極差分析見表1。

表1 染色正交實驗結(jié)果與分析Tab.1 Results and Analysis of Dyeing Orthogonal Experiments

由表1中實驗結(jié)果和極差分析可知，染色正交實驗中4因素對K/S值的影響大小依次為：殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞時間＞溫度＞pH值；染色的最佳工藝條件為溫度60 ℃，時間40 min，殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %，pH5。

2.3 染色效果對比

利用正交實驗分析所得的最佳工藝條件對真絲織物進(jìn)行染色，觀察織物的顏色，測試染色織物的K/S值、耐洗牢度和摩擦牢度，并與直接染色織物和明礬媒染織物的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行比較，實驗結(jié)果見表2。

由表2可知，經(jīng)殼聚糖處理后的絲織物的K/S值和染色牢度大于未經(jīng)處理的絲織物，與明礬媒染織物的染色效果相差不大。這是由于殼聚糖經(jīng)酸性溶液處理后具有電荷密度，對蛋白質(zhì)纖維有很好的親和力，提高了艾蒿天然染料對絲織物的吸附能力，從而有助于染料向纖維內(nèi)部滲透，大大提高了織物的染色深度和染色牢度，可代替金屬媒染劑的作用。

表2 染色效果比較Tab.2 Comparison of Dyeing Effects

3 結(jié) 論

1)隨著殼聚糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，染色織物的K/S值先逐漸增加后減小，當(dāng)殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %時，絲織物的K/S值達(dá)到最高，為4.621。

2)通過正交試驗確定殼聚糖為媒染劑時，艾蒿染料對絲織物染色的最佳工藝條件為溫度60 ℃，時間40 min，殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5 %，pH5。

3)殼聚糖是一種無毒、無害的環(huán)保型媒染劑，在艾蒿植物染料對絲織物的染色中，殼聚糖處理可提高染色織物的K/S值(最高達(dá)4.625)和染色牢度(3～4級以上)。

[1]紡織工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，國家紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，中國紡織科學(xué)研究院測試中心.旅游場所用家紡要求與選用[J].紡織信息周刊，2004(13)：16-17.

[2]盧娜，鄧炳耀，姚靜，等.殼聚糖在毛紡織中應(yīng)用的現(xiàn)狀及前景[J].毛紡科技，2005(11)：18-20.

[3]王春梅，繆勤華.殼聚糖對棉針織物活性染料染色效果的影響[J].針織工業(yè)，2009(4)：56-59.

Study on the Role of Chitosan in Dyeing Silk Fabrics with Artemisia Argyi Plant Dyes

CHEN Li, LIU Yu-sen
(Textiles & Materials College Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China)

Chitosan was choosed as the mordant and silk fabrics was dyed with artemisia argyi plant dyes. The influence of chitosan concentration on the fabric K/S value was analyzed. The optimization process of silk fabrics dyed with artemisia argyi plant dyes was got through orthogonal experiments. The role of chitosan in the dyeing silk fabrics with artemisia argyi plant dyes was compared and analysed. The results show that chitosan can improve the K/S values and fastness of the silk fabrics dyed with artemisia argyi plant dyes.

Artemisia argyi; Natural dyes; Silk fabrics; Chitosan; Dyeing

TS190.644

A

1001-7003(2010)07-0007-03

2009-08-31；

2010-01-06

陜西省自然科學(xué)專項基金項目(09JK442)；陜西省重點學(xué)科專項資金項目[陜教資(2008)169號]；西安工程大學(xué)校管科研項目(09XG180)

陳莉(1973－ )，女，講師，主要從事紡織工程專業(yè)的教學(xué)和科研工作。