用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的工藝研究

袁小紅

（閩江學(xué)院，福州350108）

用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的工藝研究

袁小紅

（閩江學(xué)院，福州350108）

對(duì)姜黃色素提取工藝進(jìn)行研究，得出了最佳提取工藝.通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)及單因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)竹漿纖維織物進(jìn)行直接法、預(yù)媒法、同浴媒法、后媒法染色，測(cè)試了染色后織物的上染率、上染速率以及各項(xiàng)色牢度，并分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終確定了最佳的竹漿纖維織物染色工藝.

姜黃；植物染料；竹漿纖維織物；染色性能

21世紀(jì)，人們環(huán)保意識(shí)日漸增強(qiáng)，對(duì)天然纖維的舒適性需求也越來(lái)越高，竹纖維及其制品受到了國(guó)內(nèi)外人士的關(guān)注.竹纖維及其織物在我國(guó)是最近幾年才被業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的，它的研發(fā)迎合了現(xiàn)代紡織研究的主題和發(fā)展趨勢(shì)，因而許多企業(yè)將其作為產(chǎn)品開發(fā)和企業(yè)創(chuàng)收的亮點(diǎn)，許多研究人員也將其列為研究的主攻方向.竹漿纖維是一種新型生態(tài)環(huán)保再生纖維素纖維，其織物具有良好的服用性、綠色環(huán)保性、抗菌性及防紫外線性能，受到消費(fèi)者的青睞，被譽(yù)為“21世紀(jì)最具有發(fā)展前景的健康面料”［1－4］.

在竹漿纖維織物染色方面，近年來(lái)國(guó)內(nèi)科研人員進(jìn)行了不少研究，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但方法多為常規(guī)化學(xué)染料染色，很少利用植物染料.植物染料是從植物中提取，能使其他材料著色的一類天然植物產(chǎn)物.大部分植物的色素很容易分解、消失，因此，只有那些擁有持久不被氧化的色素的植物才能作植物染料.植物染料無(wú)毒、無(wú)害，有的還具有藥物保健作用且可生物降解［5－6］.

姜黃是一種傳統(tǒng)的天然植物染料，是最鮮艷的黃色染料之一.其主要色素成分為姜黃素.姜黃素為橙色柱狀結(jié)晶體，受pH值影響較大，它在酸性介質(zhì)中呈鮮艷的檸檬黃色，在中性介質(zhì)中變成暗橙色，在堿性介質(zhì)中變成紅色.姜黃也是一種著名的中藥材，有止痛的功效，還有抗皮膚癌、抗病毒的作用，可用于治療傳染性肝炎、膽結(jié)石及皮膚?。?－9］.

本實(shí)驗(yàn)從植物姜黃中提取色素，用于竹漿纖維織物的染色，對(duì)姜黃色素的提取工藝及姜黃色素對(duì)竹漿纖維織物染色（直接染色、預(yù)媒染、同浴媒染和后媒染）的工藝條件進(jìn)行正交優(yōu)選，并測(cè)定了染色試樣的各項(xiàng)色牢度.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

織物：100%純竹漿纖維織物（福建宏遠(yuǎn)集團(tuán)有限公司提供）.

藥品：干燥姜黃（市購(gòu)中藥材）；滲透劑JFC（工業(yè)用）；氫氧化鈉、碳酸鈉、醋酸、硫酸銅（以上均為分析純）；固色劑Y、食鹽、天然皂粉（市購(gòu)商品）.

設(shè)備：電磁爐，煮鍋，電熱恒溫水浴鍋，溫度計(jì)，電子天平，燒杯，量筒，移液管，721型分光光度計(jì)，YGB 101A恒溫干燥烘箱，pH 計(jì)，色差計(jì)，Y（B）571－Ⅱ型預(yù)置式色牢度摩擦儀，SW－12AⅡ耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)，YG（G）631型汗?jié)n色牢度儀等.

1.2 姜黃色素的提取與測(cè)試

采取水煮提取法，將姜黃搗碎成粉末，稱取一定重量放入水中制成姜黃溶液，用250mL的容量瓶定容，吸取該溶液1mL，用0.1mL／L的硼砂溶液稀釋100倍后，用分光光度計(jì)測(cè)定該溶液在此條件下的吸光度，得出其吸收光譜曲線，找出其所對(duì)應(yīng)的最大吸收波長(zhǎng)430nm，在此條件下測(cè)定其光密度值，以提取液的光密度值最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的提取方式作為染液提取最佳工藝.

1.3 染色實(shí)驗(yàn)方案

將織物用蒸餾水沸煮10min，晾干備用.選取直接法、預(yù)媒法、同浴法和后媒法4種不同染色工藝，以CuSO4作為媒染劑，采用浸染法對(duì)竹漿纖維織物進(jìn)行染色.

（1）直接法.染色（染液浴比40∶1，促染劑食鹽10g／L，室溫入染，升至定溫，保溫染色）→水洗→皂煮（5g／L的皂洗液，90℃條件下皂煮15min）→水洗→烘干.

（2）預(yù)媒法.媒染處理（3%（owf）CuSO4，80℃，60min）→染色（同（1）中染色部分）→水洗→皂煮（同（1）中皂煮部分）→水洗→烘干.

（3）同浴法.染色（染液浴比40∶1，3%（owf）CuSO4，促染劑食鹽10g／L，室溫入染，升至定溫，保溫染色）→水洗→皂煮（同（1）中皂煮部分）→水洗→烘干.

（4）后媒法.染色（同（1）中染色部分）→染浴降溫后加入媒染劑→媒染處理（同（2）中媒染處理部分）→水洗→皂煮（同（1）中皂煮部分）→水洗→烘干.

1.4 染色性能測(cè)試

1.4.1 上染百分率測(cè)試

上染百分率是指染色結(jié)束時(shí)，上染到纖維上的染料量占投入染液中的染料總量的百分?jǐn)?shù).上染百分率采用殘液比色法測(cè)定［10］，染液的吸光度采用722型分光光度計(jì)測(cè)定.上染百分率按下列公式計(jì)算：

式中：A0和A1分別是染色前、后染液的吸光度.

1.4.2 染色牢度測(cè)試

耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度以及耐汗?jié)n色牢度分別參照GB／T 3921－2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》、GB／T 3920－2008《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取贰B／T 3922－2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐汗?jié)n色牢度》進(jìn)行測(cè)試.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 姜黃染液提取工藝實(shí)驗(yàn)

2.1.1 正交實(shí)驗(yàn)

選取姜黃濃度（每升水中姜黃的克數(shù)）、溫度、堿濃度和時(shí)間作為影響姜黃染液提取的4個(gè)變量因素，進(jìn)行四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如表1所示.

表1 姜黃染液提取正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從表1中極差值R來(lái)看，四因素對(duì)姜黃染液提取的影響程度大小順序?yàn)椋簤A濃度＞時(shí)間＞溫度＞姜黃濃度，堿濃度對(duì)姜黃色素提取的影響最大，而且NaOH的影響比Na2CO3的影響大，因此選用NaOH.

2.1.2 單因素實(shí)驗(yàn)

為了解NaOH濃度對(duì)染液提取的影響，按照以上實(shí)驗(yàn)所得的最佳工藝條件，即姜黃濃度80g／L、溫度70℃、時(shí)間60min，進(jìn)行染液提取的NaOH單因素實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示.

圖1 NaOH濃度對(duì)提取液光密度的影響

從圖1可以看出，隨著NaOH濃度的增加，姜黃染液的光密度也隨之上升，當(dāng)NaOH濃度達(dá)到20g／L時(shí)，光密度值最大，而當(dāng)NaOH濃度超過(guò)20g／L時(shí)，光密度值變化不大.因此，姜黃染液提取的最佳NaOH濃度為20g／L.

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和測(cè)試分析可知，姜黃染液的最佳提取工藝為：姜黃濃度80g／L，溫度70℃，時(shí)間60min，NaOH濃度20g／L.

2.2 用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色實(shí)驗(yàn)

2.2.1 直接法染色

2.2.1.1 直接法染色正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)姜黃色素提取正交實(shí)驗(yàn)得出的最佳工藝提取色素.將提取液過(guò)濾，定容至250mL，以每克織物取30mL提取液的量，將提取液稀釋成染色所需體積的染液，此時(shí)的染液濃度定為相對(duì)濃度X.以相對(duì)濃度1／3 X、2／3 X、X，pH 值5、7、9，溫度40 ℃、60 ℃、80℃，時(shí)間30min、45min、60min進(jìn)行直接染色正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如表2所示.

由表2可知，在直接法染色中，溫度是影響姜黃染液對(duì)竹漿纖維織物上染率的最顯著因素，pH值的影響次之.各因素對(duì)上染率影響的大小順序?yàn)椋簻囟龋緋H值＞濃度＞時(shí)間.

表2 直接法染色的正交實(shí)驗(yàn)（L934）結(jié)果分析

2.2.1.2 單因素實(shí)驗(yàn)分析

（1）溫度對(duì)上染率的影響.溫度是影響上染率的最顯著因素.為了進(jìn)一步了解溫度對(duì)上染率的影響，按照以上實(shí)驗(yàn)分析所得的工藝條件，即染液相對(duì)濃度X、pH值7、時(shí)間45min，進(jìn)行溫度（20℃、40℃、60℃、80℃、100℃）單因素實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果如圖2所示.

圖2 溫度對(duì)竹漿纖維織物上染率的影響

由圖2可以看出，從20℃至60℃，上染率增幅不大，而從60℃到80℃，上染率增幅十分明顯.因?yàn)樵谳^低溫度下，竹漿纖維溶脹很小，染液難以擴(kuò)散到纖維內(nèi)部，故上染率較低；當(dāng)溫度超過(guò)某一范圍后，由于大分子鏈段劇烈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生瞬間孔穴，使染液分子的擴(kuò)散速率增大，表面深度也隨之增大.所以，直接法染色對(duì)竹漿纖維織物的最佳染色溫度為80℃.

（2）pH值對(duì)上染率的影響.pH值也是影響上染率的一個(gè)重要因素.為了進(jìn)一步了解pH值對(duì)上染率的影響，在染液濃度80g／L、溫度80℃、時(shí)間45min條件下，進(jìn)行pH 值（2、4、6、8、10）單因素實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果如圖3所示.

由圖3可知，當(dāng)pH值從2到6時(shí)，上染率處于波動(dòng)上升的狀態(tài)，而當(dāng)pH值從4到8時(shí)，即染液由酸性變成堿性時(shí)，上染率明顯穩(wěn)定上升；由此說(shuō)明，隨著染液酸性的減弱，竹漿纖維織物表面的負(fù)電性增加，從而吸附更多的染料，導(dǎo)致織物的顏色深度增加.但隨著堿性的增強(qiáng)，上染率出現(xiàn)了下降趨勢(shì)；這是因?yàn)橹駶{纖維織物不耐強(qiáng)堿，從而影響了織物的得色量.當(dāng)pH值為8時(shí)上染率最大，表面顏色最深，并且由于竹漿纖維屬于再生纖維素纖維，具有耐堿不耐酸的特點(diǎn)，所以pH值可以適當(dāng)選堿性值，即直接法染色對(duì)竹漿纖維織物的最佳染色pH值為8.

綜合正交實(shí)驗(yàn)及單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，確定姜黃直接法染色的最佳工藝為：溫度80℃，pH值8，染液濃度X，時(shí)間45min.

圖3 pH值對(duì)竹漿纖維織物上染率的影響

2.2.2 各種媒染法染色

采用預(yù)媒法、同浴法、后媒法對(duì)竹漿纖維織物染色.以染液濃度、溫度、pH值和時(shí)間等四因素作為影響因素，進(jìn)行四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如表3所示.

表3 不同媒染法染色的正交實(shí)驗(yàn)（L934）結(jié)果分析

續(xù)表3

由表3可以看出，在預(yù)媒法染色中，pH值是影響上染率的最顯著因素，當(dāng)pH值從5到9時(shí)，上染率不斷增大；相對(duì)濃度和溫度對(duì)上染率影響也較大，當(dāng)相對(duì)濃度為2／3 X、溫度為60℃時(shí)，上染率最大；而時(shí)間對(duì)上染率的影響最小，當(dāng)時(shí)間為60min時(shí)上染率最大.

在同浴法染色中，濃度和時(shí)間對(duì)竹漿纖維織物上染率的影響較為顯著.隨著濃度的增加，上染率也隨之增大，當(dāng)相對(duì)濃度為X時(shí)，上染率最大；當(dāng)染色時(shí)間為30min時(shí)，上染率最大，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，上染率波動(dòng)較大.pH值對(duì)上染率也有一定影響，隨著堿性的增強(qiáng)，上染率提升，當(dāng)pH值為9時(shí)，上染率最大.溫度對(duì)上染率的影響較小，當(dāng)溫度達(dá)80℃時(shí)，上染率最大.

在后媒法染色中，時(shí)間對(duì)竹漿纖維織物上染率的影響最顯著，當(dāng)染色時(shí)間從30min到60min時(shí)，上染率迅速上升后又迅速下降；當(dāng)染色時(shí)間為45min時(shí)，上染率取得最大值.pH值和濃度對(duì)竹漿纖維織物的上染率也有一定的影響，當(dāng)pH值為7時(shí)，上染率最大；當(dāng)相對(duì)濃度為2／3 X時(shí)，上染率最大.溫度對(duì)上染率的影響最小，當(dāng)溫度達(dá)到60℃時(shí)，對(duì)竹漿纖維織物的上染率最大.

綜合正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，確定姜黃4種染色方法的最佳上染工藝為：

直接法：溫度80℃，pH值8，染液相對(duì)濃度X，時(shí)間45min；

預(yù)媒法：溫度60℃，pH 值9，染液相對(duì)濃度2／3 X，時(shí)間60min；

同浴法：溫度80℃，pH值9，染液相對(duì)濃度X，時(shí)間30min；

后媒法：溫度60℃，pH 值7，染液相對(duì)濃度2／3 X，時(shí)間45min.

采用染液浴比40∶1，媒染劑CuSO4用量3%（owf），促染劑鹽10g／L，皂粉5g／L，對(duì)以上幾種染色工藝進(jìn)行上染率比較，從中選擇一種適合姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的最佳染色工藝.實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析如圖4所示.

圖4 不同染色工藝下的上染率

由圖4可知，4種染色方法對(duì)上染率的影響程度大小順序?yàn)椋褐苯臃ǎ竞竺椒ǎ就》ǎ绢A(yù)媒法.通過(guò)對(duì)比4個(gè)染色的樣品可以看出：直接法染色所得樣品的得色量多，表面的顏色最鮮艷，上染較均勻；而經(jīng)過(guò)預(yù)媒染的樣品，得色量少，表面顏色淺，上染不均勻.由染色過(guò)程分析可知，直接法染色不僅操作簡(jiǎn)便，而且染料對(duì)竹漿纖維織物的吸附性強(qiáng)，染浴中的沉淀較少，而媒染實(shí)驗(yàn)卻相反.綜上所述，用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的最佳上染工藝為直接染色法.

2.2.3 色牢度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分別選擇直接法、預(yù)媒法、同浴法、后媒法4種染色方法的最佳染色工藝進(jìn)行各項(xiàng)色牢度測(cè)試，結(jié)果如表4所示.

表4 不同染色方法下各項(xiàng)色牢度測(cè)試結(jié)果

由表4可以看出，試樣的耐干摩擦級(jí)數(shù)比耐濕摩擦級(jí)數(shù)高，耐干摩擦色牢度為4～5級(jí)，而耐濕摩擦色牢度為3～5級(jí)，這說(shuō)明用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的耐摩擦牢度較好；試樣的耐皂洗色牢度為3～4級(jí)，說(shuō)明用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的耐皂洗牢度也相對(duì)較好，但較耐摩擦色牢度級(jí)數(shù)低；試樣在酸性條件下的耐汗?jié)n色牢度級(jí)數(shù)低于堿性條件下的耐汗?jié)n級(jí)數(shù)，耐酸性汗?jié)n色牢度達(dá)2～3級(jí)，染色效果較差，有待研究和改善；耐堿性汗?jié)n色牢度總體可達(dá)3～4級(jí)，染色效果相對(duì)較好.

3 結(jié) 語(yǔ)

（1）天然植物染料姜黃色素的最佳提取工藝為：姜黃濃度80g／L，溫度70℃，時(shí)間60min，NaOH濃度20g／L.

（2）用姜黃直接染色的最佳工藝為：溫度80℃，pH值8，染液相對(duì)濃度X，時(shí)間45min；預(yù)媒法染色的最佳工藝為：溫度60℃，pH 值9，染液相對(duì)濃度2／3 X，時(shí)間60min；同浴法染色的最佳工藝為：溫度80℃，pH值9，染液相對(duì)濃度X，時(shí)間30min；后媒法染色的最佳工藝為：溫度60℃，pH值7，染液相對(duì)濃度2／3 X，時(shí)間45min.

（3）通過(guò)對(duì)4種染色工藝進(jìn)行上染率的測(cè)定和所得樣品的比較，確定用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的最佳上染工藝為直接染色法.

（4）用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的耐皂洗色牢度一般，級(jí)數(shù)總體上可達(dá)3～4級(jí)，但還是有待進(jìn)一步提高和完善；耐干摩擦色牢度為4～5級(jí)，而耐濕摩擦色牢度為3～5級(jí)，這說(shuō)明用姜黃對(duì)竹漿纖維織物染色的耐摩擦色牢度較好；耐酸性汗?jié)n色牢度達(dá)2～3級(jí)，染色效果較差，有待進(jìn)一步研究和改善；耐堿性汗?jié)n色牢度總體可達(dá)3～4級(jí)，染色效果一般.

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Research on the Dyeing of Bamboo Pulp Fiber Fabric with Turmeric

YUAN Xiao－h(huán)ong
（Minjiang University，F(xiàn)uzhou 350108，China）

The extraction technology of turmeric pigment was studied，and the best extraction conditions is obtained in this paper firstly.Then the bamboo pulp fiber fabric was dyed by orthogonal and single－factor experiment with direct，pre－mordant，with bath media law and post－mordant dyeing methods.The dyeing rate，dye－uptake and color fastness of the dyeing fabric are tested，and the test results are analyzed.Finally，the optimum dyeing technological condition of the bamboo pulp fiber fabric is determined.

turmeric；vegetable dyes；bamboo pulp fiber fabric；dyeing properties

TS193.62

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2011.06.006

1671－6906（2011）06－0026－07

2011－09－13

福建省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目（JA10228）

袁小紅（1981－），女，陜西渭南人，講師，碩士.