天然染料與合成染料染色布料幾種性能比較

王語(yǔ)秋　劉語(yǔ)詩(shī)　李天雪　鄧若瑜　潘源

[摘 要]本課題依據(jù)四項(xiàng)與布料染色性能相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及社會(huì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從科學(xué)測(cè)試和主觀判斷兩方面對(duì)天然染料與合成染料在實(shí)際應(yīng)用中的差異進(jìn)行評(píng)估。綜合分析得出天然染料和合成染料對(duì)布料染色程度的影響并無(wú)顯著差異這一結(jié)論。盡管如此，實(shí)驗(yàn)及調(diào)查中的一些其他發(fā)現(xiàn)仍值得關(guān)注并深入探究。

[關(guān)鍵詞]合成染料；天然染料；染色性能；色牢度；防水性；可持續(xù)發(fā)展

當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境污染嚴(yán)重影響著人們的生活質(zhì)量，人們更多地開始關(guān)注可持續(xù)性發(fā)展問題，其中天然染料替代合成染料已成為一種主流趨勢(shì)。本研究通過對(duì)比天然染料和合成染料對(duì)布料染色性能的影響，對(duì)天然染料繼續(xù)傳承的必要性及其發(fā)展前景進(jìn)行了研究，并從化學(xué)實(shí)驗(yàn)與社會(huì)調(diào)查兩方面，通過色牢度、防水性、著色度、柔軟度及防靜電幾個(gè)指標(biāo)，對(duì)“舒適度”這一概念進(jìn)行了初步量化表征。

織物耐皂洗色牢度指印染品的色澤抵抗肥皂溶液洗滌的牢度，即肥皂溶液對(duì)印染品上的染料產(chǎn)生的乳化作用和剝色作用，包括原樣褪色及白布沾色兩項(xiàng)；水漬色牢度指將織物在中性水中浸泡一段時(shí)間，引起染色織物顏色變化的程度，日常生活中常說(shuō)的“掉色”，即是染制布料皂洗牢度、水漬色牢度差的體現(xiàn)；耐摩擦色牢度指染色樣品與其他布料摩擦后，在其他布料上的沾色程度；防水性指織物阻礙水分子通過的能力，通過對(duì)試樣外觀與沾水現(xiàn)象描述的比較，確定織物的沾水等級(jí)，即可對(duì)防水性能做出相應(yīng)評(píng)價(jià)。社會(huì)調(diào)查方面， 則通過調(diào)查受眾群體感受四種不同布料，對(duì)舒適程度進(jìn)行打分的問卷調(diào)查方式，達(dá)到將主觀感受量化的目的。

研究表明天然染料和合成染料對(duì)布料染色性能的影響并無(wú)顯著差異，但是綜合考慮人體健康，環(huán)境保護(hù)，可持續(xù)發(fā)展等因素，天然染料更容易受到青睞。隨著天然染料制作工序的逐步標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)成本的逐步降低，天然染料的發(fā)展前景值得期待。

一、試驗(yàn)方法

1.試驗(yàn)樣品

選取兩種天然染料與合成染料染色的純棉布料，即梔子染色布料（天然黃布料）、藍(lán)靛染色布料（天然藍(lán)布料）、黃色偶氮染料染色布料（合成黃布料）、藍(lán)色偶氮染料染色布料（合成藍(lán)布料），測(cè)試樣品的染色牢度以及防水性能。

2.耐皂洗色牢度測(cè)試

每種類型分別選取兩塊測(cè)試試樣，將待測(cè)試樣品（40 mm×100 mm）正反面分別與兩塊貼襯（與布料測(cè)試樣品同等大小的一塊白羊毛布和一塊白棉布）縫合在一起，稱量試樣質(zhì)量，根據(jù)1：5的比例計(jì)算所需皂液質(zhì)量（皂液密度認(rèn)定與水密度相同），配置1升含5g皂片的溶液。稱量5g皂片，倒入裝有一升水的燒杯，加熱、攪拌至全部溶解。將試樣分別放進(jìn)8個(gè)小鋼瓶中，小鋼瓶放入染色耐皂洗色牢度測(cè)試儀中，30分鐘后取出試樣，在去離子水中清洗兩次，用手?jǐn)D出多余水分。再將試樣放在兩張濾紙之間擠去水分，懸掛于室內(nèi)常溫常壓下晾干、拆線，依據(jù)ISO105/A02-1993沾色灰卡，評(píng)定原樣褪色和白布沾色情況。

3.水漬色牢度測(cè)試

每種類型分別選取兩塊測(cè)試試樣，將待測(cè)試試樣（40mm×100mm）正反面分別與兩塊貼襯（與布料測(cè)試試樣同等大小的一塊白羊毛布和一塊白棉布）縫合在一起，將八塊試樣分別放進(jìn)不同的鐵罐中，并分別向罐中加入適量去離子水，玻璃棒使其完全浸沒并翻轉(zhuǎn)。然后，用鑷子將每個(gè)試樣從各個(gè)鐵罐中取出，使用兩根玻璃棒將試樣中的水?dāng)D出，置于汗?jié)n牢度儀上，在每個(gè)試樣上蓋上樹脂片，重錘按壓以固定，保持試樣在汗?jié)n牢度儀上受壓為12.5 kPa。將此裝置放入電熱鼓風(fēng)干燥箱，調(diào)節(jié)溫度至37°C，處理3小時(shí)。取出試樣，使試樣與縫在兩面的貼襯僅由一條縫線連接，晾曬在空氣中使其干燥。干燥后，根據(jù)ISO105/A02-1993沾色灰的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，織物和貼襯比對(duì)，所得變色級(jí)數(shù)數(shù)值越小，變色和沾色程度越嚴(yán)重，對(duì)應(yīng)的水漬色牢度越差。

4.耐摩擦色牢度測(cè)試

首先準(zhǔn)備兩組80mm×250mm試樣布料，在標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)濕四個(gè)小時(shí)后，將試樣固定在平臺(tái)上，使試樣長(zhǎng)度方向與摩擦頭運(yùn)動(dòng)方向一致，在平臺(tái)和試樣之間置入砂紙。將同樣經(jīng)過調(diào)濕后的白色棉摩擦布（50mm×50mm）平放在摩擦頭上，加約10 N的重量后，使摩擦布經(jīng)向與摩擦頭運(yùn)動(dòng)方向一致開始摩擦試樣，速度為每秒一個(gè)往復(fù)摩擦循環(huán)。另一組試驗(yàn)過程為，將白色棉摩擦布完全浸入蒸餾水中，使其含水量達(dá)到95%-100%，重復(fù)上述干布的試驗(yàn)步驟。摩擦布晾干后，用白色樣卡評(píng)定摩擦布的沾色情況。

5.防水性測(cè)試

在進(jìn)行防水性測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，選取試樣大小至少為180mm×180mm。根據(jù)圖1所示噴淋裝置組裝實(shí)驗(yàn)器材；用夾持器加緊試樣，試樣正面朝上，且織物經(jīng)向或長(zhǎng)度方向與水流方向平行。將250毫升實(shí)驗(yàn)用水倒入漏斗，噴淋25至30秒。將夾有試樣的的夾持器拿開，使織物正面朝下呈水平，然后對(duì)著一個(gè)固體硬物輕輕敲打夾持器，水平旋轉(zhuǎn)夾持器180度后再次輕敲夾持器。最后，根據(jù)GB/T 4745-2012國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沾水等級(jí)描述 ，將沾水現(xiàn)象從整個(gè)試樣表面完全潤(rùn)濕到試樣表面沒有水珠或潤(rùn)濕分為0-5個(gè)等級(jí)；通過對(duì)比沾水現(xiàn)象表述，對(duì)試樣正面濕潤(rùn)程度進(jìn)行評(píng)級(jí)。

二、分析與討論

綜合以上測(cè)試、結(jié)合社會(huì)調(diào)查得到的結(jié)果（社會(huì)調(diào)查數(shù)據(jù)見附錄2），天然染料染色布料在實(shí)際應(yīng)用上與合成染料差異不大。盡管如此，實(shí)驗(yàn)中的一些發(fā)現(xiàn)依然值得關(guān)注： 在水漬色牢度測(cè)試中，對(duì)比柱狀圖可知，兩種顏色的合成染料都優(yōu)于天然染料。但是，在另外兩個(gè)色牢度測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，合成染料和天然染料在性能上卻差異較大。觀察耐皂洗色牢度測(cè)試所得數(shù)據(jù)， 合成染布料雖然在變色等級(jí)上明顯高于同種顏色的天然染布料， 但在白棉布沾色等級(jí)上，天然染布料明顯高于合成染料。通俗來(lái)講， 天然染料雖然易脫色，但是比起合成染料，不容易沾染其他布料。

從人體健康的角度考慮， 天然染料或許是更優(yōu)的選擇。 據(jù)鳳凰網(wǎng)報(bào)道，2012年11月， 國(guó)際環(huán)保機(jī)構(gòu)——綠色和平國(guó)際最新的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全球20家時(shí)尚品牌的服裝在生產(chǎn)過程中使用了有毒有害的染色劑， 包括Armani， CalvinKlein， Esprit， Gap， H&M， Marks&Spencer， Only， TommyHil-figer， Vancl， Veromoda， Victorias Secret， Zara等國(guó)際品牌。被濫用的有毒有害染色劑會(huì)在日常穿著中悄然釋放于穿者皮膚，當(dāng)釋放量超過一定限度，穿者將會(huì)被染上呼吸道及皮膚炎癥，并且這也是一種過敏原，輕則使皮膚過敏，重則影響內(nèi)臟，甚至可能致癌。因此合成染料具有一定毒性并有可能危害人體健康的言論并非空穴來(lái)風(fēng)。合成染料之所以具有毒性，緣于合成染料多是煤焦油提取物，反之，天然染料多來(lái)源于植物和動(dòng)物，例如本實(shí)驗(yàn)中所選用的梔子染料，是通過梔子果實(shí)曬干后浸水達(dá)到十二個(gè)小時(shí)得到，因此鮮見毒性。

三、結(jié)論

從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看， 合成染料染色殘液處理一直備受指責(zé)，因其成分復(fù)雜，毒性無(wú)法辨識(shí)清楚，如果排污不當(dāng)或不慎泄露都將會(huì)造成水域污染。2012年12月，山西天脊煤化工集團(tuán)股份有限公司發(fā)生過一起因輸送軟管破裂導(dǎo)致的苯胺泄漏事故。事故導(dǎo)致山西河北兩省河道污染，被迫停止人畜飲用水。雖經(jīng)過近一個(gè)月的搶修，水域污染被暫時(shí)控制，紅旗渠等部分水體仍存在苯胺等因子超標(biāo)問題。此事件中泄露的苯胺便是制作多種合成染料的原料。因此可見，有毒的合成料染色殘液一旦處理不當(dāng)就會(huì)對(duì)天然、對(duì)人體造成不可挽回的傷害。而天然染料則在此方面具有很大優(yōu)勢(shì)，因其來(lái)源于植物或動(dòng)物，無(wú)毒害，具有可生物降解性，因此，天然染料染色殘液不需復(fù)雜處理，不會(huì)危害生態(tài)環(huán)境。

天然染料的發(fā)展還存在成本昂貴，生產(chǎn)工序難以標(biāo)準(zhǔn)化等問題，但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，情況已經(jīng)有所改觀。在歐洲天然染料已經(jīng)開始批量生產(chǎn)、應(yīng)用，荷蘭的Rubia Pigmenta Naturalia以及法國(guó)的Couleurs de Plantes公司已經(jīng)將從天然植物中萃取的液態(tài)或粉末狀染色劑應(yīng)用于生產(chǎn)，過程與合成染料相類似。隨著天然染料制作工序的逐步標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)成本的逐年下降，天然染料的發(fā)展前景值得期待。

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