指甲花染料染真絲織物及其抗紫外線性能研究

張曉莉，趙靜秒，劉璐萍

(1.中原工學(xué)院 紡織學(xué)院，鄭州 450007；2.山東省纖維檢驗(yàn)局，濟(jì)南 250021)

指甲花染料染真絲織物及其抗紫外線性能研究

張曉莉1，趙靜秒1，劉璐萍2

(1.中原工學(xué)院 紡織學(xué)院，鄭州 450007；2.山東省纖維檢驗(yàn)局，濟(jì)南 250021)

采用直接水煮法對(duì)指甲花中的色素進(jìn)行提取，測(cè)定了提取液的可見光吸收光譜曲線，并將該天然提取液應(yīng)用于真絲織物的染色。研究了染色溫度、染色時(shí)間和染液pH值對(duì)織物K/S值的影響，并采用硫酸亞鐵作為媒染劑，測(cè)定了不同媒染方法的K/S值和水洗牢度。結(jié)果表明：用指甲花染液染色最佳條件為pH值為4、溫度80℃、染色時(shí)間60 min；后媒染法得色最深且水洗牢度較好，并發(fā)現(xiàn)染色后織物具有較好的抗紫外線性能。

指甲花；真絲織物；染色；媒染劑；抗紫外線

隨著人們環(huán)境保護(hù)及健康意識(shí)的增強(qiáng)，越來越多的人開始追求有利于身體健康的生態(tài)紡織品，而真絲屬于天然蛋白質(zhì)纖維，因質(zhì)地柔軟，穿著舒適，常用作高檔衣物的面料，作為夏季服裝的首選。如何對(duì)高檔真絲面料進(jìn)行環(huán)保染色是人們關(guān)心的問題。由于合成染料的加工和操作可能產(chǎn)生許多毒性物質(zhì)，這些毒性物質(zhì)可能進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，污染環(huán)境，危害人類的健康，所以合成染料的這些弊端逐漸引起了人們的重視，并將目光重新投入到天然、無毒、無害的天然染料上。有研究者將甜菜紅[1]、石榴皮[2]、姜黃[3]和指甲花[4]等用于蠶絲織物的染色，由于指甲花(學(xué)名鳳仙花)在民間常用作染指甲、頭發(fā)的染料，理所當(dāng)然引起了人們的極大興趣。指甲花成分復(fù)雜，含有香豆素類、醌類、黃酮類等多種化學(xué)成分，并具有較強(qiáng)的生理活性[5]。也有研究者將指甲花及葉的提取物作為染料來染羊毛[6]、尼龍66[7]和純棉[8]等織物。本研究探討了指甲花染料對(duì)蠶絲織物的染色性能，并測(cè)定了染色后織物的抗紫外線效果，而抗紫外線功能在已有的研究中尚未被報(bào)道。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

試驗(yàn)材料：曬干的指甲花，真絲雙縐織物(70 g/m2)；硫酸亞鐵，冰乙酸(分析純)，標(biāo)準(zhǔn)皂片，蒸餾水。

試驗(yàn)設(shè)備：真空抽濾器，電熱恒溫水浴鍋，721型分光光度計(jì)，Datacolor SF600測(cè)色配色儀，SW-12型耐水洗牢度試驗(yàn)機(jī)，HB902型防紫外線透過及防曬保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)。

1.2 指甲花染液的提取

稱取25 g曬干的指甲花粉末，加入適量的蒸餾水，加熱到95 ℃后浸泡30 min，然后水煮30 min，抽濾，將濾渣重新加入適量的蒸餾水，加熱水煮，共重復(fù)3次，將3次的濾液合并，并定容至1 000 mL，備用。

1.3 染色方法

1.3.1 直接染色法(無媒染劑)

稱取一定質(zhì)量的蠶絲織物，選用1∶50的浴比(以下試驗(yàn)均采用此浴比)，量取一定量的備用指甲花提取液，不使用媒染劑，在不同染色溫度、染色時(shí)間和染液pH值下，直接對(duì)蠶絲織物進(jìn)行染色，然后水洗烘干，并測(cè)定其K/S值。

1.3.2 預(yù)媒染染色法

選用硫酸亞鐵作為媒染劑，媒染劑質(zhì)量濃度為1 g/L，在80 ℃條件下，用媒染劑預(yù)處理60 min后，將織物從媒染浴中取出。然后投入到指甲花提取染液中染色，染色溫度為80 ℃，染45 min后取出織物水洗烘干。

1.3.3 同浴媒染染色法

將媒染劑加入到所需的指甲花染液中，媒染劑質(zhì)量濃度為1 g/L，然后投入真絲織物，在80 ℃下進(jìn)行染色，90 min后取出織物水洗烘干。

1.3.4 后媒染染色法

先將待染的真絲織物投入到指甲花提取染液中，在80 ℃條件下染色45 min后取出，然后在染浴中加入媒染劑，媒染劑質(zhì)量濃度為1 g/L，攪拌均勻后，將織物繼續(xù)放入染浴中染60 min后，取出水洗烘干。

1.4 耐水洗牢度的測(cè)試

參照GB/T 3921－2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》。從染色真絲織物上裁取40 mm×100 mm試樣，與一塊40 mm×100 mm未染色蠶絲貼襯織物相拼貼，沿一短邊縫合，形成一個(gè)組合試樣。配制皂液質(zhì)量濃度為5 g/L，浴比選擇1∶50，在40 ℃條件下水洗30 min。取出組合試樣，用清水沖洗2次，然后在空氣中晾干。使用Datacolor SF600測(cè)色配色儀測(cè)試染色織物的褪色牢度和貼襯白布的沾色牢度。

2 結(jié)果與討論

2.1 指甲花提取液的可見光吸收光譜曲線

將水煮法得到的指甲花提取液稀釋若干倍后在可見光區(qū)內(nèi)測(cè)定吸光度，并繪制吸收光譜曲線如圖1所示。

圖1 指甲花提取液的可見光吸收光譜曲線Fig.1 The visible absorption spectrum curve of Henna extraction

由圖1可知，指甲花提取液在可見光區(qū)(400～700 nm)的吸光度呈逐漸下降趨勢(shì)，在可見光區(qū)沒有最大吸收波長(zhǎng)。而人眼觀察指甲花提取液為橙紅色，暫定其最大吸收波長(zhǎng)為460 nm。

2.2 直接法染色(無媒染劑)

稱取一定質(zhì)量的蠶絲織物，浸染于所提取的指甲花染液中，選用1∶50的浴比，不添加任何媒染劑，通過測(cè)定織物的K/S值(表觀得色深度)，比較染色溫度、染色時(shí)間和染液pH值對(duì)蠶絲織物上染性能的影響(圖2～4)。

圖2 染色溫度對(duì)K/S值的影響Fig.2 Effect of dyeing temperature on K/S value

由圖2可知，在同樣的染色時(shí)間(30 min)，染浴pH值為中性，隨著染色溫度升高，織物的K/S值呈逐漸升高的趨勢(shì)，說明提高染色溫度有利于染料的上染，但由于溫度過高對(duì)蠶絲織物性能有影響，所以選定80 ℃為較好的染色溫度。

圖3 染色時(shí)間對(duì)K/S值的影響Fig.3 Effect of dyeing time on K/S value

由圖3可知，在同樣的染色溫度和染液pH值條件下，隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，織物的K/S值逐漸增加，說明指甲花染液在初始階段上染速率較快，60 min后K/S值增加緩慢，所以合理的染色時(shí)間為60 min。

圖4 染液pH值對(duì)K/S值的影響Fig.4 Effect of pH on K/S value

由圖4可知，隨著染液pH值的增加，織物的K/S值先增加然后又逐漸降低，當(dāng)pH值為3時(shí)，織物的K/S值達(dá)到最大值，從數(shù)值上可以發(fā)現(xiàn)，K/S值變化受pH值的影響較大，但是在強(qiáng)酸性條件下染色蠶絲織物的強(qiáng)力會(huì)有所損傷，故以染液pH4為宜。

綜上所述，較佳的染色溫度為80 ℃，染色時(shí)間為60 min，染液pH值為4。

2.3 硫酸亞鐵媒染法

為了提高指甲花染料在蠶絲織物上的吸附量及染色牢度，選擇了硫酸亞鐵鹽作為媒染劑，質(zhì)量濃度為1 g/L，分別采用預(yù)媒染、同浴媒染和后媒染等方法測(cè)試K/S值及水洗牢度，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 染色方法對(duì)水洗牢度的影響Tab.1 Effect of dyeing method on washing fastness

從表1可以看出，采用相對(duì)環(huán)保的媒染劑硫酸亞鐵鹽，通過預(yù)媒染、同浴媒染和后媒染法，在不同程度上使織物的表面色深度K/S值得以提高，且后媒染法提高的幅度比較大。從不同染色方法對(duì)染色水洗牢度的比較中也可以看出，采用后媒染法得到的織物染色水洗褪色和沾色牢度最高。這是由于在后媒染色中，吸附到纖維上的染料分子與金屬離子形成不溶性絡(luò)合物而固著在纖維上；而在同浴染色時(shí)，染料分子與金屬離子在水溶液中易結(jié)合成不溶性的絡(luò)合物，導(dǎo)致染浴中染料分子濃度降低，而絡(luò)合物不能上染纖維；在預(yù)媒法染色中，媒染劑在染色時(shí)會(huì)從織物上脫落下來進(jìn)入染浴，在染浴中與染料分子形成不溶性絡(luò)合物，從而降低了染料的上染率。所以通過比較，選擇后媒染法比較合適。

2.4 硫酸亞鐵質(zhì)量濃度對(duì)K/S值的影響

為了研究媒染劑質(zhì)量濃度對(duì)K/S值的影響，確定合適的媒染劑質(zhì)量濃度，并且從前面的研究可以看出采用后媒染法可以顯著提高織物的K/S值。從圖5可以看出，在后媒染法中，隨著媒染劑質(zhì)量濃度的增加，織物的K/S值逐漸增大，開始增加的幅度較大，直到媒染劑質(zhì)量濃度為1.4 g/L 時(shí)K/S值到達(dá)最大，所以考慮到織物的K/S值、媒染劑的成本和環(huán)保等方面的問題，媒染劑較佳質(zhì)量濃度為1 g/L。

圖5 媒染劑質(zhì)量濃度對(duì)K/S值的影響Fig.5 Effect of mordant dosage on K/S value

2.5 指甲花染色織物的紫外線屏蔽性能

因?yàn)樾Q絲織物為夏季的首選面料，為了比較指甲花染色織物的抗紫外線性能，分別測(cè)試了原布、直接染色織物及后媒染法染色織物紫外線透過率和UPF值(紫外線防護(hù)系數(shù))，數(shù)據(jù)如圖6和表2所示。

圖6 指甲花染色絲織物的紫外線透過率曲線Fig.6 The ultraviolet transmittance curve of silk dyed with Henna

表2 不同染色方法下指甲花染色絲織物的UPF值和K/S值變化Tab.2 UPF value and K/S value changes of silk dyed by henna with different methods

從圖6可以明顯看出，當(dāng)用指甲花提取液對(duì)蠶絲織物進(jìn)行染色后，其紫外線的透過率明顯降低，經(jīng)過Fe2+后媒染的織物紫外線屏蔽效果更好。從表2也可以看出，無論什么條件下用指甲花染液對(duì)蠶絲織物染色后，其UPF值(紫外線防護(hù)指數(shù))都比原布的高，而且K/S值增加相應(yīng)UPF值也增加，但是Fe2+后媒染織物K/S值的增加幅度比UPF值大，可見起抗紫外線效果的主要還是與織物表面上指甲花染料的多少有直接關(guān)系。由于指甲花染液中含有指甲花醌，能夠吸收紫外線，所以經(jīng)過指甲花染液染色的織物具有一定的抗紫外線的效果。

3 結(jié) 論

采用天然的指甲花提取液可以賦予絲織物棕黃的色澤，而且Fe2+后媒染法使織物得色增深，通過試驗(yàn)得出適宜的染色條件為：染色溫度為80 ℃，染色時(shí)間為60 min，染液pH值為4，媒染劑質(zhì)量濃度為1 g/L。指甲花提取液對(duì)蠶絲織物染色，不僅可以得到健康環(huán)保的染色紡織品，而且還可以賦予織物一定的抗紫外線效果，有利于夏季絲織物面料開發(fā)。

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Dyeing of real silk fabrics by Henna and its UV resistance property

ZHANG Xiao-li1, ZHAO Jing-miao1, LIU Lu-ping2
(1.College of Textile, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China; 2.Shandong Fiber Inspection Bureau, Ji'nan 250021, China)

This paper extracts the pigment in Henna by using direct boiling method, determines visible light absorption spectral curve of the extracting solution and applies this natural extracting solution into dyeing of real silk fabrics; studies the in fl uences of dyeing temperature, time and pH value on K/S value of fabrics and uses ferrous sulfate as mordant to measure the K/S value and washing fastness of different mordanting methods. The result shows that the best conditions for dyeing with Henna dye solution are pH 4, temperature 80 ℃ and dyeing time 60 min; post-mordant dyeing method can result in the deepest color and a good washing fastness. It is also found that fabrics after dyeing have a better UV resistance property.

Henna; Real silk fabrics; Dyeing; Mordant; UV resistance

TS193.6

A

1001-7003(2012)10-0025-04

2012-06-03；

2012-09-13

張曉莉(1978－ )，女，講師，主要從事紡織品的染色與功能整理研究。