茜草植物染料在羊絨纖維染色中的應(yīng)用

程 彥，田 君，李 星，李 娜，王 友,3

(1.內(nèi)蒙古鄂爾多斯羊絨集團(tuán)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000； 2.國家羊絨制品工程技術(shù)研究中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000； 3.內(nèi)蒙古羊絨技術(shù)研究院有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

中國是世界上主要的原絨及羊絨制品出口國，經(jīng)過40多年的發(fā)展，國內(nèi)羊絨行業(yè)已經(jīng)從羊絨原料優(yōu)勢向產(chǎn)品優(yōu)勢發(fā)展[1]。近年來，隨著傳統(tǒng)植物染料在紡織品上應(yīng)用的逐漸增加，植物染料染色羊絨制品以其附加值相對(duì)較高，深受市場青睞，植物染料染色羊絨符合天然纖維的消費(fèi)理念。大部分植物染料含有酚羥基結(jié)構(gòu)，染色均在酸性條件下進(jìn)行，與羊絨纖維的染色匹配性能好。紅色系的植物染料中，茜草在歐洲使用最為廣泛，也是最早的天然染料之一[2]。中國、印度、波斯、古埃及等國家和地區(qū)曾先后采用茜草根，對(duì)毛、棉、麻、皮革及絲進(jìn)行了染色。我國商周時(shí)代，茜草已是主要的紅色植物染料，《詩經(jīng)》中有多處提到茜草及用茜草染色制成的服裝，例如《鄭風(fēng)》中的“縞衣茹藘”，“茹藘”則是中國古代茜草的別稱[3]。但是，目前天然染料對(duì)蛋白質(zhì)纖維染色存在上染百分率不高、織物得色較淺和色牢度不好的缺點(diǎn)[4-6]。媒染的方法主要包括預(yù)媒染、 后媒染和同浴媒染等。由于存在染色后殘留在染浴中的媒染劑會(huì)造成一定的污染問題,國內(nèi)外開始限制一些金屬離子的使用。選用具有配位能力但不受限制的金屬離子作媒染劑是研究的方向之一[7]。

本文用茜草植物染料配以食用明礬做媒染劑，采用預(yù)媒法對(duì)羊絨纖維進(jìn)行染色。本文研究預(yù)媒染色方法及其工藝條件，為羊絨植物染色產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)施及控制提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

純山羊絨本白散纖維(阿爾巴斯山羊絨)、茜草植物染料、醋酸、滲透劑SP-2、食用明礬、毛能凈洗劑、羊毛保護(hù)劑M。

1.2 實(shí)驗(yàn)器材

電腦測色配色系統(tǒng)(意大利ORINTEX公司)，染色小樣機(jī)(廈門瑞比精密機(jī)械有限公司)，UV755B紫外可見分光光度計(jì)(上海第三儀器廠)，光電天平(常州紡織儀器廠)，針織橫機(jī)(福建紅旗股份有限公司)，D65光源(英國SDL公司)YB571B摩擦牢度儀、M228耐洗牢度儀、YG-631/Y902耐汗?jié)n、耐水、耐唾液牢度儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)。

1.3 染色工藝

茜草染料媒染工藝曲線見圖1。在室溫條件下用茜草染色羊絨，對(duì)羊絨纖維進(jìn)行預(yù)媒處理，處理完成后水洗1遍。

注：A為醋酸調(diào)節(jié)pH值至4.0～4.5，B為滲透劑0.5%～1.0%(owf)。下同。圖1 茜草染料媒染工藝曲線

茜草染料染色工藝曲線見圖2。按照?qǐng)D2染色工藝曲線對(duì)預(yù)媒處理后的羊絨纖維進(jìn)行染色，茜草植物染料用量為0.1%～1.0%(owf)，加入0.5%～1.0%(owf)的滲透劑，染色浴比為1∶20，將染浴的pH值調(diào)至4.0～4.5；以1 ℃/min升溫至80～ 100 ℃，保溫45～60 min，保證染料的充分固著；最后，降至室溫用軟水洗滌浮色2遍，再用毛能凈洗劑洗去浮色。

圖2 茜草染料染色工藝曲線

2 結(jié)果與討論

2.1 茜草染料及媒染劑對(duì)上染百分率的影響

染料及媒染劑用量對(duì)上染百分率的影響見 表1?？梢钥闯?，茜草染料的用量超過0.5%(owf)時(shí)，染液不易吸盡，染色重現(xiàn)性變差，色光難以控制，且由于羊絨纖維特殊的結(jié)構(gòu)，易引起絨縮，解拆困難，因此不宜采用多次套染的方法染色。

表1 染料及媒染劑用量對(duì)上染百分率的影響

注：媒染溫度80 ℃，pH值4.0，浴比1∶20。

采用明礬預(yù)媒染色法染色，當(dāng)pH值4.0～4.5，明礬媒染劑質(zhì)量濃度0.5～1.0 g/L及染料用量低于0.5%(owf)時(shí)，染液基本吸清，染色重現(xiàn)性好，且羊絨纖維手感不受損傷，耐日曬和耐水洗色牢度均提高0.5級(jí)以上。在浴比1∶20條件下，采用預(yù)媒法對(duì)羊絨纖維進(jìn)行染色，上染百分率隨著媒染劑質(zhì)量濃度的增加先增后減，因此應(yīng)適度控制明礬質(zhì)量濃度；在染料用量低于0.5%(owf)，考慮色光變化的情況下，建議明礬質(zhì)量濃度控制在0.5～1.0 g/L之間。

2.2 色牢度變化

羊絨纖維茜草染料預(yù)媒染染色纖維色牢度測試結(jié)果見表2?？梢钥闯觯c無媒染相比，采用明礬媒染劑染色，預(yù)媒染后羊絨纖維的耐皂洗色變牢度提高0.5級(jí)，耐日曬色牢度提高1級(jí)。茜草植物染料對(duì)水溶解度小，有螯合物配位位置，其染料中含有羰基、羥基和蒽環(huán)上3個(gè)碳原子所構(gòu)成的絡(luò)合基團(tuán)，因此能生成較為穩(wěn)定的六元鰲合環(huán)配位絡(luò)合物。當(dāng)纖維經(jīng)過明礬前處理后，明礬與羊絨纖維發(fā)生吸附，染色時(shí)，茜草染料與經(jīng)媒染在纖維上吸附的金屬Al3+形成配位鍵而固著，茜素的配位絡(luò)合在9位上的羰基和1位上的羥基之間形成[8-10],因而可以提高其染色色牢度。茜草染料媒染反應(yīng)過程見圖3。

表2 茜草染料預(yù)媒染色纖維牢度測試結(jié)果 級(jí)

圖3 茜草染料媒染反應(yīng)過程

2.3 顏色及手感變化

鋁離子是典型的金屬離子，能形成穩(wěn)定的配位絡(luò)合物，但因?yàn)樗峭廛壍佬徒j(luò)合物，較之鐵離子和鉻離子等遷移金屬離子所形成的內(nèi)軌道型絡(luò)合物更弱，因此，采用含鋁離子的明礬作媒染劑染色，纖維的色相變化小、色調(diào)鮮艷度優(yōu)良[11]。隨著明礬質(zhì)量濃度的增加，染液的pH值變小，酸性增強(qiáng)，羊絨纖維染色后顏色黃光增加。染液初始pH值為3.5、4.5、6.0時(shí)，染液殘液pH值分別為4.2、5.1、6.2，所染纖維的顏色對(duì)應(yīng)為黃色、橙色、紅色。因?yàn)檐绮莸幕瘜W(xué)成分主要為蒽醌衍生物，蒽醌環(huán)上的羥基、羧基、甲基的數(shù)量、含量和位置不同,構(gòu)成了品種繁多的茜草,而這些酚羥基結(jié)構(gòu)在不同pH值條件下，色光存在一定的差異，進(jìn)而影響染色織物的色光[3]。

隨著媒染劑質(zhì)量濃度的增加，顏色黃光增加，織物手感發(fā)澀、變硬，紡紗斷頭率增加，當(dāng)媒染劑質(zhì)量濃度超過4 g/L時(shí)，紗線可紡性變差，當(dāng)染色浴比為1∶20，明礬媒染劑質(zhì)量濃度在0.5～1.0 g/L之間，加入4%(owf)的羊毛保護(hù)劑M，羊絨手感不受影響。

3 結(jié) 論

①羊絨茜草植物染色時(shí)，采用明礬預(yù)媒染染色法，在pH值4.0～4.5，明礬媒染劑質(zhì)量濃度0.5～1.0 g/L，染料用量低于0.5%(owf)時(shí)，染液可吸清，染色重現(xiàn)性好，且羊絨纖維手感不受損傷，耐日曬和水洗色牢度均提高0.5級(jí)以上。

②媒染劑明礬對(duì)羊絨纖維手感有一定的影響，采用羊毛保護(hù)劑可改善媒染后羊絨的手感。

③茜草植物染料對(duì)酸堿度較為敏感，pH值為3.0、4.5、6.0時(shí)，所染顏色分別為黃色、橙色、紅色。用明礬媒染對(duì)色光有加深趨勢，媒染前后纖維色相變化較小，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程容易控制。