稀土及皂土對(duì)姜黃染色真絲織物性能的影響

王晶晶，陳 莉，馮 靜

(1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織染化學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000;2.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，西安710048)

利用植物染料對(duì)織物染色已具有悠久的歷史，植物染料是19世紀(jì)以前有色織物生產(chǎn)加工的主要染色原料，因植物染料大都具有良好的環(huán)境相容性和藥物保健功能，近年來引起了許多研究和應(yīng)用機(jī)構(gòu)的關(guān)注［1-2］。目前，限制植物染料使用的最大問題是植物染料上染率低，染色牢度差、色相不全等［3-4］，為了解決這些問題，多數(shù)植物染料在染色過程中需通過媒染來提高其染色效果。因此，為天然染料選擇和開發(fā)環(huán)保、高效的媒染劑，將大大促進(jìn)植物染料的快速發(fā)展［5-6］。本研究以姜黃為天然染料對(duì)真絲織物進(jìn)行染色，分別用稀土、皂土、硫酸鋁鉀和硫酸亞鐵作為媒染劑，其中硫酸鋁鉀和硫酸亞鐵是植物染料常用的媒染劑［8］，而有關(guān)稀土和皂土作為媒染劑在天然染料染色中的作用卻少有研究。稀土和皂土(又稱膨潤(rùn)土)均為自然礦藏，中國(guó)儲(chǔ)量均在世界前列。皂土有效成分即為蒙脫土(蒙脫土含量大于90%)，是由兩層Si—O四面體和一層Al—O八面體組成的層狀硅酸鹽晶體，層內(nèi)含有陽(yáng)離子主要為鈉離子、鎂離子、鈣離子，還有鉀離子、鋰離子等。稀土就是元素周期表中鑭系元素一般以氧化物狀態(tài)分離出來的物質(zhì)，試驗(yàn)所用的稀土成分為氧化鑭(La2O3)。本研究重點(diǎn)探索稀土、皂土在姜黃植物染料對(duì)真絲織物染色中的作用，并與常用媒染劑進(jìn)行對(duì)比，為植物染料新型媒染劑的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 材 料

藥品:無(wú)水乙醇、硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵(分析純，天津市富宇精細(xì)化工)，皂土(上海試四赫維化工有限公司)，稀土(氧化鑭含量≥98%，天津市福晨化學(xué)試劑廠)，姜黃(藥店售)，蒸餾水。

織物:桑蠶絲電力紡(平方米質(zhì)量75 g/m2，市售)。

1.2 儀 器

721型分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)，HX2037電子天平(慈溪市天東衡器廠)，YG571B型摩擦牢度試驗(yàn)機(jī)(上海第三分析儀器廠)，SW12AⅡ型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(溫州紡織儀器廠)，SF-300型思維士電腦測(cè)色配色儀(美國(guó)Datacolor公司)，電子恒溫水浴鍋(上海市南陽(yáng)儀器有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 染液的制備

稱取姜黃粉末50 g，加入200 mL 50%的乙醇溶液，在恒溫水浴鍋中60℃保溫6 h，過濾提取染液［8］;重復(fù)以上操作一次，將兩次獲得的染液混合，做為試驗(yàn)用染液。

1.3.2 染 色

采用預(yù)媒染色法對(duì)真絲織物進(jìn)行染色，主要方法如下:

1)預(yù)媒染工藝:將稀土、皂土、硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵分別配制成所需質(zhì)量濃度的媒染劑溶液，始染溫度40℃，媒染溫度80℃，保溫45 min，浴比1︰50。

2)染色工藝:將媒染后的真絲織物放入到染液中進(jìn)行染色，始染溫度40℃，升溫至90℃，保溫60 min，浴比1︰50，染后水洗烘干。

1.3.3 性能測(cè)試

1.3.3.1 上染率

用分光光度計(jì)測(cè)其吸光度A，上染率可通過下式計(jì)算:

式中:A1、A0為殘液、原液的吸光度，C1、C0為殘液、原液的放大倍數(shù)。

1.3.3.2 顏色特征值

用電腦測(cè)色儀測(cè)試染色織物的 L、a、b、C、H值，D65光源，10°視角，測(cè)試5次取平均值。

1.3.3.3 染色牢度

耐洗色牢度按照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味取窚y(cè)定。

耐摩擦色牢度按照 GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y(cè)定。

2 結(jié)果分析

2.1 媒染劑質(zhì)量濃度對(duì)上染率的影響

皂土、稀土按不同質(zhì)量濃度作為媒染劑對(duì)真絲織物進(jìn)行染色，結(jié)果見圖1。由圖1可以看出，皂土、稀土均可提高染液的上染率。這是因?yàn)樵硗?、稀土中含有的金屬離子能夠在纖維和染料之間形成絡(luò)合，因而增加染料與纖維的親和力，促進(jìn)染料的上染。隨著皂土、稀土質(zhì)量濃度增加，織物上染率也在增加;當(dāng)媒染劑質(zhì)量濃度為0.6 g/L(3%o.w.f)時(shí)，隨著皂土、稀土量的增加，上染率增加不明顯，所以媒染劑最佳質(zhì)量濃度可確定為0.6 g/L(3%o.w.f)。

圖1 媒染劑質(zhì)量濃度對(duì)上染率的影響結(jié)果Fig.1 Effects of mordants mass concentration on dye-uptake

2.2 媒染劑對(duì)上染率的影響

媒染劑質(zhì)量濃度采用 0.6 g/L(3%o.w.f)，按1.3.2對(duì)真絲織物進(jìn)行媒染染色。由圖2可以看出，經(jīng)4種媒染劑預(yù)媒染色的上染率均高于直接染色的上染率，說明這4種媒染劑均可提高姜黃植物染料的上染率，在一定程度可以改善植物染料上染率偏低的問題。

圖2 媒染劑種類對(duì)上染率的影響Fig.2 Effects of mordants type on dye-uptake

2.3 顏色特征值

測(cè)試染色織物的顏色特征值 L、a、b、C、H，并以姜黃直接染色織物為標(biāo)準(zhǔn)試樣，分別計(jì)算ΔL、Δa、Δb、ΔC、ΔH值。ΔH為色相差，絕對(duì)值越大說明試樣色相偏差越大;ΔL為明度差，負(fù)值表示明度下降;Δa大于0表示色光偏紅，正值越大表示色光越紅，Δa小于0表示色光偏綠，負(fù)值越小表示色光越綠;Δb大于0表示色光偏黃，正值越大表示色光越黃，Δb小于0表示色光偏藍(lán)，負(fù)值越小表示色光越藍(lán);ΔC為艷度差，ΔC為正，表示試樣比標(biāo)樣鮮艷。不同媒染劑上染后織物的顏色特征值見表1。

表1 不同媒染劑上染后的顏色特征值Tab.1 Color characteristic values of different mordants after dyeing

由表1可以看出，硫酸亞鐵預(yù)媒染處理對(duì)姜黃染料的色相影響最大，色相差ΔH為-60.41，織物表面呈現(xiàn)暗褐色，其他3種媒染劑對(duì)姜黃染料的色相影響不大，織物表面呈現(xiàn)黃色;硫酸鋁鉀媒染后織物顏色偏黃褐色，所以不同的媒染劑可改變織物顏色，增加色相。經(jīng)預(yù)媒染后織物的ΔL小于0，說明媒染使織物的明度下降，即反射率下降，織物顏色均有不同程度的增深。由Δa值可看出，經(jīng)硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵和皂土媒染織物的色光偏紅，而經(jīng)稀土媒染織物的色光稍偏綠。由Δb值可看出，經(jīng)硫酸亞鐵和皂土媒染織物的色光偏藍(lán)，而經(jīng)硫酸鋁鉀和稀土媒染織物的色光偏黃。經(jīng)硫酸鋁鉀和稀土媒染的織物ΔC大于0，表示試樣比直接染色織物鮮艷，而經(jīng)硫酸亞鐵和皂土媒染織物ΔC小于0，說明織物的鮮艷度不及直接染色織物。

2.4 染色牢度

染色牢度是衡量染色產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，而染色牢度對(duì)于評(píng)價(jià)天然染料染色尤為重要。不同媒染劑上染真絲織物的皂洗色牢度、耐摩擦色牢度見表2。

表2 不同媒染劑上染后的色牢度Tab.2 Color fastness of different mordants after dyeing

由表2可知，直接染色試樣的染色牢度偏低，而媒染劑上染后試樣的色牢度較好，均能達(dá)到4級(jí)，與化學(xué)染料的染色牢度相當(dāng)。原因是媒染劑可與天然染料之間形成絡(luò)合，降低了天然染料的水溶性，提高了天然染料的濕處理牢度，所以媒染染色是改善天然染料染色牢度的有效方法。

3 結(jié)論

1)皂土和稀土可以作為真絲織物的媒染劑，其最佳工藝是浴比為1︰50，始染溫度40℃，媒染溫度90℃，媒染時(shí)間45 min，質(zhì)量濃度均為0.6 g/L(3%o.w.f)。

2)皂土和稀土作媒染劑可以提高上染率，提高染色織物的表面深度，改善染色牢度。

3)媒染劑在提高上染率、改善色牢度的同時(shí)，還可使染料的色相發(fā)生多種變化，豐富天然染料的色相。

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