青黛與姜黃對柞蠶絲織物的套染

路艷華， 盧 聲， 于志財

(遼東學(xué)院 化工與材料學(xué)院， 遼寧 丹東 118000)

青黛與姜黃對柞蠶絲織物的套染

路艷華， 盧 聲， 于志財

(遼東學(xué)院 化工與材料學(xué)院， 遼寧 丹東 118000)

為擴展天然染料染色的色譜范圍，彌補天然染料染色缺乏綠色的問題，選用2種植物染料青黛與姜黃對柞蠶絲織物進行套染拼色研究。研究了染料濃度、pH值、溫度和時間對柞蠶絲織物套染K/S值和顏色特征值的影響，探討了套染柞蠶絲織物的機制，以及染色織物的抗菌性、均勻性和色牢度。結(jié)果表明：姜黃可在青黛染色的柞蠶絲織物上套染到綠色，且姜黃染液相對用量對染色深度的影響最大；經(jīng)正交試驗得到套染綠色的優(yōu)化工藝為：姜黃染液相對用量30%，染色pH=4，染色溫度80 ℃，染色時間60 min；經(jīng)優(yōu)化工藝套染柞蠶絲織物的摩擦色牢度和水洗色牢度均大于3級；對金黃色葡萄菌和大腸桿菌的抑菌率分別達92.56%和80.41%。

天然染料； 柞蠶絲織物； 套染； 勻染性； 抗菌性能

植物染料染色生產(chǎn)的紡織品對人體安全，而且很多種可提取天然染料的植物又是有一定療效的中草藥，在染色的同時可賦予織物一定的保健治療功能，因而其應(yīng)用開發(fā)日益受到關(guān)注[1-2]。但植物染料的色譜不全，黃色、褐色、紅色相對較易得到，綠色、灰色等冷色調(diào)偏少，從而限制了其在紡織品染色的應(yīng)用[3-5]。

植物染料青黛的主要成分是靛藍，為藏青色，具有天然芳香、清熱、涼血、解毒、提神健腦的等功效，而姜黃是一種色澤鮮艷的天然黃色素，其主要成分為姜黃素。姜黃素受pH值的影響較大，在酸性介質(zhì)中呈鮮艷的檸檬黃，在中性介質(zhì)中變成暗橙色，在堿性溶液中變成紅色[6]。此外，姜黃還具有抗皮膚真菌、抗病毒的作用，可用于治療傳染性肝炎、膽結(jié)石及皮膚病。以上2種色素用于紡織品染色，具有良好的抗菌作用[7-8]。

本文采用青黛和姜黃對柞蠶絲織物進行套染研究，先用青黛以還原染色法染柞蠶絲織物，然后通過正交試驗法，分析在青黛染色柞蠶絲織物上套染姜黃染液的pH值、相對濃度、染色溫度和染色時間對套染拼色效果的影響，并對優(yōu)化工藝條件下套染的柞蠶絲織物樣品進行了勻染性、染色性能和抗菌性能測試。本文研究可解決植物染料綠色色譜不全和配色困難問題，為研發(fā)具有保健和功能性天然柞蠶絲紡織品奠定理論基礎(chǔ)。

1 試驗部分

1.1 材料與藥品

5023柞蠶絲織物(市售)，青黛和姜黃均為市售中藥材。

菌種：金黃色葡萄球菌、大腸桿菌。

氯化鈉、氫氧化鈉、冰醋酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉均為分析純；保險粉、氫氧化鈉、冰醋酸、無水乙醇為化學(xué)純；蛋白胨、牛肉浸膏為生化試劑；瓊脂為試劑級；中性皂片為市購商品。

1.2 儀器設(shè)備

XW-ZDR-25X12型低噪振蕩式染樣機(靖江市新旺染整設(shè)備廠)，Color-Eye 7000A電腦測色配色儀(美國X-Rite愛色麗公司)，SW-12型耐洗色牢度試驗機(常州市第三紡織儀器廠)，Y571L型染色摩擦色牢度儀(萊州市電子儀器有限公司)。

1．3 試驗方法

1.3.1 姜黃黃色素的提取

按料液比 1∶50，取50 g姜黃,溫度80 ℃,加水量500 mL,時間30 min,提取3次，濾液定容至1 000 mL，此時濃度定為100%，在青黛染色柞蠶絲織物上的套染按稀釋倍數(shù)以相對濃度表示[8]。

1.3.2 套染工藝

青黛染色工藝為：保險粉25 g/L、氫氧化鈉20 g/L，浴比1∶40，將青黛中的靛藍制成隱色體，因青黛在水中的溶解性低，會導(dǎo)致樣品染色不勻的現(xiàn)象，故加入2 g/L分散劑NNO，將青黛還原，還原溫度為40 ℃，還原時間為30 min；隱色體染色后用雙氧水氧化，雙氧水為7 mL/L，氧化時間為30 min，氧化溫度為20 ℃，氧化pH值為6[7]。

姜黃套染工藝為：青黛染色后柞蠶絲織物樣品采用姜黃套染，浴比1∶40，采用正交試驗法確定套染的最佳工藝。

染色后處理工藝為：209洗滌劑2 % (o.w.f)，浴比1∶40，溫度70 ℃，時間 5 min。

1.3.3 顏色特征值和K/S值測定

將染色柞蠶絲織物試樣折疊8層，置于Color-Eye 7000A測色配色儀上，每個樣品在不同位置測試4次，測定染色柞蠶絲織物染色樣品在其最大吸收波長處的a、b值和K/S值。

1.3.4 勻染性測試

采用Color Eye 7000A型測色配色儀，在D65、10°視場條件下，對套染后柞蠶絲織物樣品(30 cm×20 cm)進行測試，樣品隨機測定20個點，測定最大吸收波長處樣品的表觀深度K/S值，計算平均值標準偏差。

(1)

(2)

式中:Sλ為標準偏差;λ為對應(yīng)的染料的最大吸收波長;n為取樣點的數(shù)目。

1.3.5 染色牢度測定

耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—1997《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》進行測定，耐洗色牢度按照GB/T 3921.4—1997《紡織品 色牢度試驗 耐洗色牢度：試驗4》測定。

1.3.6 抗菌性測定

按GB/T 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評價 第3部分：振蕩法》進行定量抗菌性測試，選擇金黃色葡萄球菌和大腸桿菌作為試驗菌種。

2 結(jié)果與討論

為了保持植物染料的天然性，不引入其他助劑，本文試驗在青黛染色柞蠶絲織物上套染姜黃主要采用直接染色工藝。通過套染拼色得到綠色，同時還可賦予柞蠶絲織物一定的中草藥保健功能。

織物的拼色方法主要有套染和同浴染。青黛與姜黃在結(jié)構(gòu)上屬不同類染料，故采用套染方法拼色。靛藍和姜黃素的結(jié)構(gòu)如圖1、2所示。

圖1 靛藍的結(jié)構(gòu)Fig. 1 Structure of indigo

圖2 姜黃素的結(jié)構(gòu)Fig. 2 Structure of curcumin

2.1 青黛染色濃度的選擇

根據(jù)文獻[7]的研究結(jié)果，青黛用量是影響染色的主要因素，故本文主要討論濃度對柞蠶絲織物染色的影響。因顏色特征值b值表示黃藍軸，b值為正值時顏色偏黃，負值時顏色偏藍，故以b值為參考，考察青黛植物染料的濃度與染色柞蠶絲織物的K/S值和b值的關(guān)系，結(jié)果如圖3所示。

圖3 青黛質(zhì)量濃度對柞蠶絲織物染色K/S值、b值的影響Fig. 3 Effect of indigo naturalis concentration on K/S and b values of tussah silk dyeing

從圖3看出，隨著青黛質(zhì)量濃度的增加，K/S值逐漸增大，當(dāng)青黛的質(zhì)量濃度達到20 g/L后，青黛上染柞蠶絲織物的K/S值變化不大；而b值隨著青黛濃度的逐漸增加而減小，也在質(zhì)量濃度大于20 g/L后變化較小，說明大于此濃度青黛對柞蠶絲織物很難再繼續(xù)上染。因此，在套染濃度的選擇上要注意青黛染料量的選取，要根據(jù)顏色的需要選擇適當(dāng)?shù)臐舛取１疚脑囼炦x擇青黛質(zhì)量濃度為20 g/L，此條件下染色柞蠶絲織物為藍色，最大吸收波長λmax為640 nm，L、a、b值分別為70.22、14.60、-13.53。

2.2 套染正交試驗分析

根據(jù)配色原理，藍與黃配色可得綠。本文正交試驗在單因素試驗(略)基礎(chǔ)上，著重研究青黛與姜黃在柞蠶絲織物上套染綠色，因為顏色特征值a值代表紅綠軸，正值表示顏色偏紅，負值表示顏色偏綠。因此，以a值為主要指標，K/S值為參考指標，選用4因素3水平進行正交試驗，其因素水平設(shè)置見表1，正交試驗結(jié)果和極差分析見表2。

表1 青黛與姜黃套染柞蠶絲織物正交試驗表L934

表2 柞蠶絲織物套染正交試驗L934結(jié)果及數(shù)據(jù)分析Tab.2 Results and analysis of orthogonal experiment L934of tussah silk complex dying

注：以上染色樣品的最大吸收波長λmax為400 nm。

由表2可知，4個因素的a值和K/S值的極差順序均為：姜黃染液相對濃度>染色pH值>染色溫度 >染色時間，但對各因素K/S值的影響較小，故以a值為主要評價指標，得出優(yōu)化工藝：因素1選擇第3水平，因素2選擇第2水平，因素3選擇第2水平，因素4選擇第1水平。即青黛與姜黃套染柞蠶絲織物獲得綠色的優(yōu)化工藝參數(shù)為：姜黃染液相對濃度30%，染色pH=4，染色溫度80 ℃，染色時間60 min。

2.3 勻染性分析

以表觀色深值K/S值的標準偏差平均值Sλ即相對不勻度，表示染色樣品的勻染性。在進行勻染性比較時，標準偏差Sλ愈小，表示不勻率越小，勻染性愈好[9]。

按青黛質(zhì)量濃度為20 g/L對柞蠶絲織物進行還原染色，再采用優(yōu)化工藝對柞蠶絲織物進行姜黃套染，測試試樣的勻染性，結(jié)果如表3所示。

表3 青黛和姜黃套染柞蠶絲織物的勻染性Tab.3 Leveling property of complex dyeing tussah silk fabric with indigo naturalis and turmeric

由表3可看出，青黛還原染色柞蠶絲織物樣品和在青黛染色柞蠶絲織物上套染姜黃樣品的勻染性良好，可以滿足染色要求。

2.4 染色牢度分析

采用優(yōu)化的染色工藝，青黛質(zhì)量濃度為20 g/L，姜黃染液相對濃度為30%，pH=4，染色溫度為80 ℃，染色時間為60 min，對青黛染色的柞蠶絲織物進行套染，測定染色樣品的各項色牢度指標，結(jié)果見表4。

表4 青黛與姜黃套染柞蠶絲織物的色牢度Tab.4 Color fastness of tussah silk dyed with indigo naturalis and turmeric 級

由表4可看出，染色樣品的水洗色牢度和摩擦色牢度均大于3級，符合染色質(zhì)量要求。

2.5 抗菌性能分析

對采用最佳工藝條件對套染的柞蠶絲織物進行抗菌性研究。結(jié)果表明，青黛與姜黃套染柞蠶絲織物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均具有一定的抗菌作用，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別達92.56%和80.41%,但套染柞蠶絲織物樣品對大腸桿菌的抑菌率明顯低于金黃色葡萄球菌。這是因為青黛與姜黃對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有一定程度的抑菌作用[8,10]。

3 結(jié) 論

1)套染前青黛對柞蠶絲織物的染色采用還原染色法，青黛的質(zhì)量濃度為20 g/L。

2)在青黛染色柞蠶絲織物上套染姜黃染料可以得到綠色，其最大吸收波長λmax為400 nm，顏色特征值a最小值可達-26.799。

3)正交試驗結(jié)果表明，各染色工藝條件對柞蠶絲織物套染a值的影響順序為：姜黃染液相對濃度>染色pH值>染色溫度 >染色時間。套染的優(yōu)化工藝為：姜黃染液相對濃度30%，pH=4，染色溫度80 ℃，染色時間60 min。

4)摩擦色牢度和水洗色牢度的測試結(jié)果表明：青黛與姜黃套染柞蠶絲織物試樣的染色牢度較好，符合染色要求。

5)青黛與姜黃套染的柞蠶絲織物具備了抗菌保健的功效,對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別達92.56%和80.41%。

FZXB

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Over dyeing of tussah silk with indigo naturalis and turmeric

LU Yanhua, LU Sheng, YU Zhicai

(SchoolofChemicalEngineeringandMaterialScience,EasternLiaoningUniversity,Dandong,Liaoning118000，China)

To enrich the variety of color of natural dyes and make up for the lack of green spectrum in natural dyeing process, two kinds of vegetable dyes including indigo naturalis and turmeric were selected to over dye tussah silk fabric. The effects of dyeing concentration, pH value, temperature and time on theK/Svalue, antibacterial property, levelness, and color fastness were investigated, along with dyeing mechanism. The results indicated that a series of green spectrum could be obtained by over dyeing the tussah silk which had been dyed with turmeric dye. The dosage of turmeric dye liquor had the greatest effect on theK/Svalue of the dyed tussah silk. It was found through orthogonal experiment that the optimum dyeing process was as follows: dosage of turmeric dye liquor 30%, dyeing at 80 ℃ for 60 min at pH=4. The rubbing fastness and washing fastness of the dyed tussah silk were all above grade 3, and the bacterial inhibition rate againstS.aureusandE.colireached 92.56% and 80.41%, respectively.

natural dyes; tussah silk; over dyeing; levelness; antibacterial property

2012-07-12

2013-01-03

遼寧省自然科學(xué)基金資助項目(201202081)

路艷華(1963—)，女，教授，博士。研究方向為纖維材料的功能化及生態(tài)染色技術(shù)。E-mail：yanhualu@aliyun.com。

TS 193.62

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