蘇木色素對(duì)天絲織物直接染色研究

黃雪紅，郭冰默

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通 226007）

蘇木是天然染料的一種，為豆科，蘇木屬植物蘇木的干燥芯材，又名蘇枋、蘇方、蘇方木、木、棕木、赤木、紅柴。蘇木為常綠小喬木，高可達(dá)5 ～10 m，分布在廣西、廣東、貴州、云南、四川等地。芯材含色原烷類化合物：3-（3’，4-二羥基芐基）-7-羥基-4-色原烷酮。芯材入藥，為清血?jiǎng)?，有祛痰、止痛、活血、散風(fēng)之功效。近年來(lái)，云南植物研究所從蘇木的芯材中提取一種蘇木素，可用于生物制片的染色，效果不亞于進(jìn)口的巴西蘇木素。[1-4]

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

（1）織物：天絲機(jī)織物。

（2）藥品與試劑：蘇木（市購(gòu)），碳酸鈉（上海潤(rùn)捷化學(xué)試劑有限公司）。

（3）儀器：JY-12/24型常溫染色小樣機(jī)、Y902型汗?jié)n色牢度烘箱（南通三思機(jī)電有限公司），SW-12A耐洗色牢度實(shí)驗(yàn)機(jī)、Y571N摩擦牢度測(cè)試儀、YG631型汗?jié)n色牢度儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），電子天平 [賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司]，電腦測(cè)配色儀（美國(guó)datacolor公司），759S紫外線吸光光度儀（上海棱光技術(shù)有限公司）。

1.2 直接染色工藝

1.2.1 單一因素影響實(shí)驗(yàn)

直接染色是在不加任何助劑的情況下，僅靠染料自身的上染性和吸附力固著在織物上。以優(yōu)選提取工藝的提取液為染液，設(shè)其定容后的染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為X，取2 g棉布，浴比為1∶120，根據(jù)染色時(shí)間、染色溫度、染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、染液pH等四因素所設(shè)計(jì)直接染色單一變量影響實(shí)驗(yàn)，染色完畢后，進(jìn)行后處理、烘干。

1.2.2 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)直接染色單一因素影響實(shí)驗(yàn)確定正交實(shí)驗(yàn)變量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)染色工藝進(jìn)行優(yōu)化，染色完畢后，進(jìn)行后處理、烘干。分析直接染色正交實(shí)驗(yàn)工藝中各因素對(duì)蘇木染棉織物顏色的影響。

1.3 性能測(cè)試

1.3.1 顏色特征值

使用電腦測(cè)色配色儀對(duì)染色織物進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定條件為D65光源、10°標(biāo)準(zhǔn)視角、試樣折4層，取染色樣每面不同位置測(cè)試3次，共計(jì)6次，取平均值。

K/S值為表面色深值，用最大吸收波長(zhǎng)處K/S值的大小來(lái)表示染色織物的得色深淺情況。K/S值越大，說(shuō)明織物顏色越深，反之顏色越淺。顏色指標(biāo)L、a、b為顏色坐標(biāo)，用來(lái)表示顏色的色光，其中L值代表明度，其范圍為0～100（白色為0，黑色為100）；a值代表紅綠值，a為正值，表明織物偏紅，反之織物偏綠；b值代表黃藍(lán)值，b為正值，表明織物偏黃，反之織物偏藍(lán)。

1.3.2 染色牢度

耐摩擦色牢度：采用GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》進(jìn)行測(cè)定，使用GB 250—2008 評(píng)定變色用灰色樣卡和 GB 251—2008評(píng)定沾色用灰色樣卡進(jìn)行評(píng)級(jí)。

耐皂洗色牢度：采用GB/T 3921.3—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度：試驗(yàn)3》進(jìn)行測(cè)定，使用GB 250—2008評(píng)定變色用灰色樣卡和GB 251—2008評(píng)定沾色用灰色樣卡進(jìn)行評(píng)級(jí)。[5,6]

耐汗?jié)n色牢度：采用GB/T 3922—2013《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐汗?jié)n洗色牢度》進(jìn)行測(cè)定，使用GB1250—2008評(píng)定變色用灰色樣卡和GB 251—2008評(píng)定沾色用灰色樣卡進(jìn)行評(píng)級(jí)。

2 結(jié)果分析

2.1 單一因素影響

2.1.1 染色溫度對(duì)染色效果的影響

在不同染色溫度下，蘇木色素提取液對(duì)天絲織物染色，在染色完畢后，測(cè)得L、a、b值見(jiàn)表1。

表1 不同染色溫度染色后測(cè)得L、a、b值

由表1可以看出，以40 ℃條件下染色后織物作為標(biāo)準(zhǔn)樣，其他染色條件下織物作為批次樣，染色溫度從40 ℃逐漸升高到90 ℃時(shí)，L值先增大后減小，即染色后的織物亮度先逐漸增大再逐漸減小，但是變化的范圍很??；a值逐漸減小，即布面紅光逐漸減弱，偏綠程度越來(lái)越深；b值出現(xiàn)波浪式變化，變化的規(guī)律為先減小再增大后減小再次增大。測(cè)得染色后的織物的K/S值隨染色溫度變化的影響如圖1。

圖1 溫度對(duì)染色效果的影響

隨著染色溫度的升高，染色后織物的K/S值逐漸減小，顏色越來(lái)越淺，染色溫度從40 ℃增加到50 ℃時(shí)，K/S值出現(xiàn)陡然降低，當(dāng)溫度在50 ℃到90 ℃時(shí)，K/S值呈波浪式變化且變化幅度不大。染色過(guò)程中，染料快速吸附到織物上，在高溫作用下，隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附到織物上的染料再次回到染液中，造成織物上染料的數(shù)量減少，出現(xiàn)色淺現(xiàn)象。

2.1.2 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響

在不同染色時(shí)間下，蘇木色素提取液對(duì)天絲織物染色，在染色完畢后，測(cè)得L、a、b值如表2。

表2 不同染色時(shí)間染色后測(cè)得L、a、b值

由表2可知，以10 min條件下染色后織物作為標(biāo)準(zhǔn)樣，其他染色條件下織物作為批次樣，染色時(shí)間從10 min逐漸增大到60 min時(shí)，L值逐漸減小，即染色后織物的亮度逐漸減小，但是減少的幅度很??；a值出現(xiàn)波浪式變化，色光偏向出現(xiàn)不定現(xiàn)象，但是變化幅度不大；b值逐漸增大，即布面偏黃且程度越來(lái)越深。

測(cè)得染色后的織物K/S值隨染色時(shí)間變化而影響，如圖2。

圖2 時(shí)間對(duì)染色效果的影響

由圖2可以看出，隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，K/S值總體呈增大趨勢(shì)，即顏色越來(lái)越深，織物得色量增加，且上升程度明顯。染色時(shí)間從20 min延長(zhǎng)到40 min時(shí)，K/S值增長(zhǎng)迅速，時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，表面色深值變化程度很小，且存在略微減小的現(xiàn)象。因?yàn)槿旧倪^(guò)程是染料吸附固著在織物和染料分解的過(guò)程，在40 min之前，染料的吸附固著速度大于染料分解的速度，所以K/S值出現(xiàn)明顯得增大；在40 min時(shí)，染料的吸附固著與染料分解的過(guò)程處于動(dòng)態(tài)平衡階段；時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，K/S值不再增加且出現(xiàn)略微減小，可能的原因是在40 min時(shí)達(dá)到飽和狀態(tài)。在此染色溫度條件下，染色時(shí)間延長(zhǎng)導(dǎo)致染料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而出現(xiàn)K/S值有所減小的現(xiàn)象。

2.1.3 染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)染色效果的影響

在不同染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)下，蘇木色素提取液對(duì)天絲織物染色，在染色完畢后，測(cè)得L、a、b值如表3。

表3 不同染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)染色后測(cè)得L、a、b值

由表3可知，以染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)X/6條件下染色后織物作為標(biāo)準(zhǔn)樣，其他染色條件下織物作為批次樣，染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)從X/6逐漸增到X時(shí)，L值逐漸減小，即染色后織物的亮度逐漸減小，但是減小的幅度很?。划?dāng)染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2X/3后，L值的變化幅度開(kāi)始減小，染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2X/3～X范圍內(nèi)，L值只有略微減??；在染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為X/6～2X/3時(shí)，a值逐漸增大，即染色織物偏紅且逐漸增深，但是隨著染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大，a值略有降低，b值逐漸增大且越來(lái)越大，即染色后織物變黃且越來(lái)越深。

測(cè)得染色后的織物隨染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的影響，如圖3。

圖3 染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)染色效果的影響

由圖3可以看出，隨著染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，K/S值呈現(xiàn)逐漸增大，織物得色量逐漸增大，顏色越來(lái)越深，但是染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2X/3后，表面色深值得增長(zhǎng)幅度減小，即織物得色量增加值變小。因?yàn)槿旧强椢镂饺玖系倪^(guò)程，織物吸收存在飽和現(xiàn)象。可能在染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2X/3時(shí)織物吸附接近飽和狀態(tài)，染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大，吸附的量已經(jīng)很少，所以K/S值變化量變小。

2.1.4 染液pH對(duì)染色效果的影響

在不同染液pH下，蘇木色素提取液對(duì)天絲織物染色，在染色完畢后，測(cè)得L、a、b值如表4。

表4 不同染液pH染色后測(cè)得L、a、b值

由表4可知，以染液pH=2時(shí)染色后織物作為標(biāo)準(zhǔn)樣，其他染色條件下織物作為批次樣，染液pH從2逐漸增到10時(shí)，L值先逐漸減小再逐漸升高，即染色后織物的亮度逐漸減小又逐漸增大；在染液pH為2～8時(shí)，a值逐漸增大，即染色織物偏紅且逐漸增深，但是隨著染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)繼續(xù)增大，a值略有降低，b值逐漸降低；在pH從4增大6時(shí)，即染液pH由酸性向中性轉(zhuǎn)變時(shí)，b值降低幅度加大，即染色后織物黃光且越來(lái)越少。

測(cè)得染色后的織物隨染液pH變化的影響，如圖4。

圖4 染液pH對(duì)染色效果的影響

由圖4可以看出，隨著染液pH的增大，K/S值在染液pH為4時(shí)出現(xiàn)最大值，當(dāng)染液pH超過(guò)4時(shí)，K/S值逐漸降低，開(kāi)始降低的幅度較小，當(dāng)染液pH超過(guò)8時(shí)，降低幅度大增。主要原因是在堿性條件下，染料被分解，導(dǎo)致染液中色素含量降低，織物吸附染料量減少，造成染色后織物顏色變淺。

2.2 直接染色正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

染色時(shí)間、染色溫度、染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、染液pH四種因素直接染色正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 蘇木直接染色的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與直觀分析

在直接染色時(shí)不加入任何助劑，僅靠染液自身的吸附作用固著在織物上，影響的因素主要是上染的時(shí)間、溫度、染液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和pH。

從表5正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，染色溫度對(duì)染色效果的影響巨大，可能原因是染色溫度過(guò)高加速染料分解的速度，從而使上染到織物上染料數(shù)量減少。由數(shù)據(jù)可以看出，染液的pH影響可以不予考慮。

3 結(jié)語(yǔ)

植物染料蘇木可以直接上染天絲織物，直接染色最佳工藝為：染色時(shí)間40 min，染色溫度40 ℃，染液質(zhì)量分?jǐn)?shù)2X/3，染液pH=6。