蘇木對(duì)改性腈綸媒染染色研究

胡會(huì)娜，李永賀，黃鴻宇，孟春麗，曹機(jī)良

(河南工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，河南鄭州 450007)

蘇木對(duì)改性腈綸媒染染色研究

胡會(huì)娜，李永賀，黃鴻宇，孟春麗，曹機(jī)良

(河南工程學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，河南鄭州 450007)

采用蘇木提取液對(duì)改性腈綸進(jìn)行媒染染色，研究了媒染劑Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3用量、pH、溫度、蘇木提取液用量、媒染劑的復(fù)配對(duì)改性腈綸染色的影響，測(cè)試了染色腈綸的K/S值和耐洗性能。研究結(jié)果表明：Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3適合作為蘇木媒染染色媒染劑，改性腈綸最佳的媒染工藝為媒染劑0.25 g/L，pH值4，90℃染色60min，染色織物具有一定的耐洗性。

天然染料 蘇木 媒染染色 腈綸 改性

植物染色的應(yīng)用在很早以前就被發(fā)現(xiàn)，在人類使用染料的歷史上應(yīng)用最廣，隨著合成染料的興起，植物染料逐漸被取代，但在如今這個(gè)回歸自然，環(huán)保意識(shí)增加的社會(huì)，植物染料以其獨(dú)特的特點(diǎn)：無毒、無害、無污染，具有較好的可生物降解性，色調(diào)高雅，備受人們青睞[1-6]。蘇木本身屬于中藥材，具有解血破瘀、消腫止痛的作用，其提取液具有殺菌、抗炎、抗癌等作用，近年來蘇木被廣泛應(yīng)用于天然纖維的媒染染色，在羊毛、蠶絲、棉織物染色中取得了很大的成功。蘇木是中國古代用于染紅色系的主要植物，該染料對(duì)金屬離子和酸堿度變化非常敏感，并能派生出很多的色澤[7-9]。天然染料染色時(shí)普遍存在著染色牢度差，上染率低的缺陷，為提高其上染率和染色牢度，一般采用媒染的方法[1-2]。但蘇木對(duì)合成纖維的染色鮮有研究，其原因與合成纖維本身缺乏氨基、羥基等活性基團(tuán)有關(guān)。

本實(shí)驗(yàn)對(duì)腈綸用三乙烯四胺進(jìn)行陽離子化改性，然后用蘇木提取液對(duì)其進(jìn)行媒染染色，探討了蘇木提取液對(duì)改性腈綸的媒染性能。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

纖維：腈綸散纖維(1.56dtex)。

化學(xué)品：蘇木(購自中藥店)；改性劑三乙烯四胺、媒染劑Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3(均為化學(xué)純)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 蘇木提取液的制備

將40g經(jīng)粉碎的蘇木粉末溶于400mL的蒸餾水中在水浴鍋中由室溫升到100℃，保溫60min中，趁熱抽濾。然后將濾渣再放入燒杯中加入200mL蒸餾水，重復(fù)以上步驟，再將濾渣放入再加100mL蒸餾水，重復(fù)以上步驟。將3次提取液合并待用。

1.2.2 腈綸的改性

改性劑(三乙烯四胺：水的體積比為2：1)，浴比1：20，室溫投入纖維，2℃/min速率進(jìn)行升溫至120℃，保溫3h，再以3℃/min速率進(jìn)行降溫至60℃后取出，用稀醋酸溶液進(jìn)行清洗至中性，然后烘干待用。

1.2.3 染色

蘇木提取液3mL，改性腈綸2g，媒染劑0.25g/L，pH 4，浴比1：50，室溫下入染，1℃/min速率進(jìn)行升溫至90℃，保溫60min，冷卻至50℃后拿出，染畢，充分水洗，烘干。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 顏色特征值的測(cè)試

試樣的表觀色深K/S值及L、a、b、c、h值在Color-Eye7000A測(cè)色儀上測(cè)定，采用的是D65光源和10。視場(chǎng)角進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)試樣測(cè)4次，取平均值。

1.3.2 耐洗性測(cè)試

將染色后的試樣用4g/L的標(biāo)準(zhǔn)合成洗滌劑在40℃條件下分別洗滌0次、1次、3次、5次、10次，每次水洗時(shí)間為10min，洗滌完成之后烘干，隨后測(cè)其K/S值。

2 結(jié)果與分析

2.1 媒染劑的濃度對(duì)纖維染色性能的影響

蘇木提取液3mL，改性腈綸2g，pH 4，浴比1：50，室溫下入染，1℃/min速率進(jìn)行升溫至90℃，保溫60min，測(cè)定Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3濃度對(duì)染色纖維的K/S值和L、a、b、c、h值的影響結(jié)果如圖1和表1所示：

(a)媒染劑Al2(SO4)3

(b)媒染劑Fe2(SO4)3

媒染劑濃度/(g/L)LabCHAl2(SO4)30.0054.6620.036.7121.1218.510.1044.4514.99-5.1815.10339.910.2542.4714.18-5.7116.04339.160.4043.4818.55-5.6419.38343.090.7544.0915.98-5.5516.92340.852.0053.2526.350.6526.361.423.0056.7327.966.4328.6912.96Fe2(SO4)30.0054.6620.036.7121.1218.510.1041.830.59-3.943.98278.520.2544.330.58-2.912.97281.380.4049.290.85-2.442.59289.280.7544.291.85-2.453.07306.972.0046.363.262.664.2139.223.0047.453.697.368.2463.36

由圖1可以看出隨著Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3濃度的升高，K/S值先增大后減小，在濃度分別為0.25g/L和0.10g/L時(shí)達(dá)到最大，這是因?yàn)榻饘匐x子的濃度過高，過多的金屬離子與蘇木素發(fā)生絡(luò)合的程度增大，與改性腈綸結(jié)合的能力減弱，最大吸收波長由550nm增加到570nm，又減小到540nm。由表1也可以看出兩者的色相角H變化較大，說明兩種媒染劑染色纖維的顏色不一；隨著金屬離子濃度的增加明度L，紅綠指數(shù)a，黃藍(lán)指數(shù)b，彩度C先減小后增加。

2.2 pH對(duì)纖維染色性能的影響

蘇木提取液3mL，改性腈綸2g，媒染劑0.25g/L，浴比1：50，室溫下入染，1℃/min速率進(jìn)行升溫至90℃，保溫60min，測(cè)定pH值對(duì)染色纖維的K/S值的影響如圖2所示：

(a)媒染劑Al2(SO4)3

由圖2可以看出隨著pH的增大，K/S值先增大后減小，這是因?yàn)槿疽褐衟H值過大，染料與纖維之間的斥力增加，吸附在纖維上的染料量也隨之減少，最大吸收波長未發(fā)生明顯位移?？傮w看來，pH值對(duì)染色纖維的K/S值有一定的影響，但其最大吸收波長未變化，說明對(duì)纖維的色光影響不大?？紤]到染色的均勻性和纖維的損傷，染色pH值可定為4.1左右。

2.3 溫度對(duì)纖維染色性能的影響

蘇木提取液3mL，改性腈綸2g，媒染劑0.25g/L，pH 4，浴比1：50，室溫下入染，1℃/min速率進(jìn)行升溫至一定溫度，保溫60min，測(cè)定染色溫度對(duì)染色纖維的K/S值和L、a、b、C、H的影響如圖3和表2所示：

(a)媒染劑Al2(SO4)3

媒染劑溫度/℃LabCHAl2(SO4)35047.4517.13-8.3919.08333.916046.1016.25-9.2018.67330.487047.2213.70-7.6815.70330.738044.5815.81-5.3916.71341.199045.0713.29-4.9714.19339.4810044.2614.83-6.0216.01337.91Fe2(SO4)35044.071.65-5.806.03285.906041.421.65-6.626.82283.967040.861.05-6.026.11279.928040.451.05-4.704.81282.579040.700.70-4.654.71278.5310042.040.31-3.633.64274.89

由圖3(a)可以看出隨著溫度的升高，K/S值逐漸增大，在100℃染色時(shí)K/S值達(dá)到最大，這是因?yàn)殡S著溫度的升高，腈綸大分子鏈段的運(yùn)動(dòng)加劇，蘇木易進(jìn)入纖維內(nèi)部，染色效果得到提高。Fe2(SO4)3在80℃、90℃染色時(shí)K/S值達(dá)到最大，這是因?yàn)闇囟冗^高Fe2(SO4)3與蘇木形成的絡(luò)合物對(duì)腈綸的親和力稍有降低，使染色腈綸的得色量減小。最大吸收波長變化不明顯，色相角H變化不大，說明染色纖維的顏色未發(fā)生明顯變化。由表2可以看出隨著溫度的升高Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3明度L逐漸減小，說明染色纖維的亮度減??；紅綠指數(shù)a逐漸減小，說明纖維紅光減弱；黃藍(lán)指數(shù)b均為負(fù)值，說明染色纖維偏藍(lán)光；彩度C變化不大， 說明染色纖維的顏色變化不大。因此，染色溫度為90℃效果較好。

2.4 蘇木的濃度對(duì)纖維染色性能的影響

改性腈綸2g，媒染劑0.25g/L，pH 4，浴比1：50，室溫下入染，1℃/min速率進(jìn)行升溫至90℃，保溫60min，測(cè)定蘇木用量對(duì)染色纖維的K/S值，L、a、b、C、H的影響如圖4和表3所示：

(a)媒染劑Al2(SO4)3

(b)媒染劑Fe2(SO4)3

媒染劑蘇木/(ml/L)LabCHAl2(SO4)31.543.8615.40-5.0116.19341.973.041.5313.90-4.0614.48343.715.041.6210.66-1.7310.80350.7810.040.785.63-0.285.63357.18Fe2(SO4)31.546.551.31-4.134.33287.553.040.120.99-3.673.80285.055.040.090.67-2.402.49285.5210.037.430.43-1.221.29289.49

由圖4可以看出，隨著蘇木用量的增加，K/S值逐漸增大，說明上染到纖維上的染料增多；最大吸收波長未發(fā)生明顯位移。由表3可以看出隨著蘇木用量的增加，明度L逐漸減小，說明明度減?。患t綠指數(shù)a為正值且逐漸減小，說明染色纖維紅光減弱；黃藍(lán)指數(shù)b為負(fù)值且逐漸減小，說明染色織物偏藍(lán)光；彩度C逐漸減小，說明染色纖維的鮮艷度稍有下降。

2.5 復(fù)配媒染劑對(duì)纖維染色性能的影響

蘇木提取液3mL，改性腈綸2g，pH 4，浴比1：50，室溫下入染，1℃/min速率進(jìn)行升溫至90℃，保溫60min，F(xiàn)e2(SO4)3和Al2(SO4)3進(jìn)行復(fù)配媒染染色，測(cè)定兩種媒染劑比例對(duì)染色纖維的K/S值，L、a、b、C、H的影響如圖5和表4所示:

(a)Al2(SO4)30.25g/L，改變Fe2(SO4)3濃度

(b)Fe2(SO4)30.25g/L，改變Al2(SO4)3濃度

圖5 Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3的復(fù)配對(duì)改性腈綸染色K/S值曲線的影響

表4 Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3復(fù)配對(duì)腈綸顏色特征值的影響

由圖5可以看出Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3進(jìn)行復(fù)配時(shí)，隨著濃度的增加K/S值逐漸減小，最大吸收波長由570nm減小到530nm，說明染色纖維的上染率降低，且顏色變淺；Al2(SO4)3的濃度為0.25g/L時(shí)，加入不同濃度的Fe2(SO4)3K/S值曲線波峰趨于平緩說明染色纖維鮮艷度降低。由表4可以看出明度L先降低后逐漸增大，說明染色纖維的亮度變化；向0.25g/L Al2(SO4)3中加入不同濃度的Fe2(SO4)3時(shí)，紅綠指數(shù)a、彩度C且隨著Fe2(SO4)3濃度的增加，先降低后逐漸增大，說明紅光減弱后又增強(qiáng)，鮮艷度降低后又增加，黃藍(lán)指數(shù)b由負(fù)值變?yōu)檎?，說明染色纖維的顏色由藍(lán)光偏向黃光。向0.25g/L Fe2(SO4)3中加入不同濃度的Al2(SO4)3時(shí)，紅綠指數(shù)a、黃藍(lán)指數(shù)b、彩度C逐漸增大，說明染色纖維逐漸偏向紅光和黃光，鮮艷度逐漸增大。由此說明，媒染劑的復(fù)配能增加蘇木染色腈綸纖維顏色的多樣性。

2.6 染色纖維的耐洗性能

蘇木提取液3mL，改性腈綸2g，pH 4，浴比1：50，室溫下入染，1℃/min速率進(jìn)行升溫至90℃，保溫60min，媒染劑用量改變，不同水洗次數(shù)對(duì)染色纖維K/S值，顏色特征值的影響如表5所示:

表5 洗滌次數(shù)對(duì)顏色特征值的影響

由表5可知隨著洗滌次數(shù)的增加明度L略微增加，這是因?yàn)榻?jīng)過洗滌后未固著在纖維上的染料被洗掉，使染色纖維的亮度增加；紅綠指數(shù)a逐漸減小，黃藍(lán)指數(shù)b逐漸增大，說明染色纖維的紅光減弱，黃光增加；彩度C逐漸增加，說明染色纖維的鮮艷度變好；色相角H在洗滌次數(shù)5次以下時(shí)變化不明顯，在洗滌次數(shù)為10次時(shí)色相角H明顯增大說明染色纖維的顏色發(fā)生了一定變化。

3 結(jié)論

(1)用Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3對(duì)改性腈綸進(jìn)行媒染染色的最佳工藝為：媒染劑0.25g/L、pH4、溫度90℃、保溫時(shí)間60min。

(2)Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3進(jìn)行復(fù)配時(shí)能得到多種顏色的腈綸纖維，蘇木媒染染色腈綸具有一定的耐洗性。

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MordantDyeingofModifiedAcrylicwithSappanwoodExtract

HUHui-na,LIYong-he,HUANGHong-yu,MENGChun-li,CAOJi-liang

(School of Materials and Chemical Engineering, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 450007)

Sappanwood extract was used to conduct mordant dyeing of modified acrylic. The effects of dosage of mordant Al2(SO4)3and Fe2(SO4)3, pH value, dyeing temperature, amount of sappanwood extract and the mixture of mordant on the dyeing performance of modified acrylic were studied. The K/S value and washability dyed acrylic were tested. The results showed that as mordant, Al2(SO4)3and Fe2(SO4)3were suitable for mordant dyeing of modified acrylic fiber with sappanwood extract. The optimal dyeing process was that the mordant was 0.25g/L, pH value 4, dyeing temperature 90℃ for 60 min, the washability of the dyed fabric was improved.

natural dye sappanwood mordant dyeing acrylic modification

2017-06-08

2016年地方高校國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，編號(hào)：201611517047。

胡會(huì)娜(1993-)，女，本科，研究方向：紡織品染整工藝。

曹機(jī)良(1982-)，男，博士研究生，講師。

TS193

A

1008-5580(2017)04-0030-06