蒲公英纖維的染色性能

李淑華，黃雪紅，龔蘊(yùn)玉

（1.江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通 226007；2.江蘇先進(jìn)紡織工程技術(shù)中心，江蘇南通 226007）

蒲公英別名黃花地丁、婆婆丁、華花郎等，菊科多年生草本植物。蒲公英能通乳，抗菌、利膽、抗腫瘤作用較好，是藥食兼用的保健植物[1]。從資源開(kāi)發(fā)利用角度來(lái)看，蒲公英纖維是一種尚未開(kāi)發(fā)利用的新型纖維材料[2]。蒲公英絨纖維是種子上的纖維，有長(zhǎng)刺，具有與羽毛纖維類(lèi)似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，10～15 mm 的纖維長(zhǎng)度不適合紡紗加工[3]；但由于其產(chǎn)量較大，加上纖維本身所具有的蓬松性能，可用作填充物。

本研究主要對(duì)蒲公英纖維的基本組成進(jìn)行分析，并用不同類(lèi)型的染料進(jìn)行染色性能研究，確定合適的染料及最佳染色工藝，為蒲公英纖維在植絨等領(lǐng)域的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：蒲公英纖維；碳酸鈉、1227、冰醋酸、硫酸鈉（分析純，桐鄉(xiāng)市貝思特化工有限公司），滲透劑JFC、陽(yáng)離子藍(lán)X-GRRL、弱酸性深藍(lán)R、活性藍(lán)RW、直接湖藍(lán)B（浙江龍盛集團(tuán)股份有限公司）。

儀器：PHS-3C 型pH 計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司），Datacolor 500 分光測(cè)色配色儀（瑞士Datacolor公司），DK-S16 電熱恒溫水浴鍋（溫州市大榮紡織儀器有限公司），Y802 恒溫烘箱、AL104-IC 電子天平（常州市天祥紡織儀器有限公司），Nicolet 6700 傅里葉變換紅外光譜儀，SW-12A 型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（無(wú)錫紡織儀器廠）。

1.2 蒲公英纖維的預(yù)處理

在室溫條件下稱(chēng)取10 g 蒲公英纖維，于滲透劑JFC 8 g/L、無(wú)水碳酸鈉5 g/L 溶液中浸泡24 h 后搓洗去殼；再經(jīng)85 ℃水浴浸潤(rùn)40 min后烘干。

1.3 蒲公英纖維的染色

1.3.1 陽(yáng)離子染料

染色配方：陽(yáng)離子藍(lán)X-GRRL 2%(omf)，冰醋酸1%(omf)，Na2SO45 g/L，1227 2 g/L，浴比1∶100。實(shí)驗(yàn)方法：將2.5 mL 冰醋酸、0.5 g Na2SO4（起緩染作用）、0.2 g 1227、2.5 mL 陽(yáng)離子藍(lán)X-GRRL 放入裝有25 mL 水的燒杯中，再加入0.25 g 蒲公英纖維，放在振蕩式染色小樣機(jī)中99 ℃處理60 min，降溫、水洗、烘干。

1.3.2 弱酸性染料

染色配方：弱酸性深藍(lán)R 2%(omf)，乙酸0.2%(omf)，浴比1∶100。實(shí)驗(yàn)方法：將0.5 mL 乙酸、2.5 mL弱酸性深藍(lán)R 放入裝有25 mL 水的燒杯中，再加入0.25 g 蒲公英纖維，放在振蕩式染色小樣機(jī)中99 ℃處理60 min，降溫、水洗、烘干。

1.3.3 活性染料

所謂評(píng)估準(zhǔn)則，是對(duì)評(píng)估基本準(zhǔn)則和評(píng)估執(zhí)業(yè)準(zhǔn)則、職業(yè)道德準(zhǔn)則的統(tǒng)稱(chēng)。其中，評(píng)估基本準(zhǔn)則由國(guó)務(wù)院有關(guān)評(píng)估行政管理部門(mén)組織制定，評(píng)估執(zhí)業(yè)準(zhǔn)則、職業(yè)道德準(zhǔn)則由評(píng)估行業(yè)協(xié)會(huì)依據(jù)評(píng)估基本準(zhǔn)則制定。本項(xiàng)規(guī)定還提出了評(píng)估專(zhuān)業(yè)人員 “勤勉謹(jǐn)慎從事業(yè)務(wù)”的要求，這也是中介服務(wù)行業(yè)立法通常會(huì)有的要求，其重要表現(xiàn)在于評(píng)估專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真履行必要情況下的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等調(diào)查職責(zé)，在獨(dú)立分析估算基礎(chǔ)上編制評(píng)估報(bào)告。

染色配方：活性藍(lán)RW 2%(omf)，Na2SO430 g/L，Na2CO315 g/L，浴比1∶100。實(shí)驗(yàn)方法：將2.5 mL 活性藍(lán)RW 放入裝有100 mL 水的燒杯中，加入0.25 g 蒲公英纖維，15 min 后加入3 g Na2SO4（起促染作用），再過(guò)15 min 后加入1.5 g Na2CO3（起固色作用），隨后在振蕩式染色小樣機(jī)中80 ℃固色30 min，降溫、水洗、烘干。

1.3.4 直接染料

染色配方：直接湖藍(lán)B 2%(omf)，Na2SO430 g/L，浴比1∶100。實(shí)驗(yàn)方法：將2.5 mL 直接湖藍(lán)B 放入裝有100 mL 水的燒杯中，加入0.25 g 蒲公英纖維和3 g Na2SO4（起促染作用），隨后在振蕩式染色小樣機(jī)中60 ℃處理60 min，降溫、水洗、烘干。

1.4 測(cè)試

紅外光譜：采用傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)試，根據(jù)衰減全反射法（ATR）制樣。

耐皂洗色牢度：按照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取愤M(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 蒲公英纖維的化學(xué)成分

由圖1可以看出，蒲公英纖維在3 337、3 080、2 877、1 740、1 629、1 608、1 516、1 489、1 408、1 310、1 247、1 157、1 047 cm-1處出峰[4]。最強(qiáng)峰在3 337 cm-1處出現(xiàn)，是由纖維素、半纖維素中—OH 及C—H 的伸縮振動(dòng)引起；3 080 cm-1處的吸收峰是由纖維素、半纖維素和蠟質(zhì)中飽和烴—CH2的反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)和—CH 的伸縮振動(dòng)引起；2 497 cm-1處的吸收峰是由半纖維素中芳香醚或者蠟質(zhì)中C—O 的振動(dòng)引起；1 740 cm-1處是果膠中甲酯或羧基的吸收峰；1 629 cm-1處是木質(zhì)素中CC 的特征吸收峰；1 608 cm-1處為半纖維素中乙酰基團(tuán)和蠟質(zhì)中CO 的伸縮振動(dòng)峰；1 516 cm-1處為木質(zhì)素中芳環(huán)骨架的振動(dòng)吸收峰；1 247 cm-1處為酰胺N—H 的伸縮振動(dòng)峰；1 047 cm-1處的較強(qiáng)峰為纖維素C—O 的振動(dòng)特征峰。結(jié)合官能團(tuán)的特征吸收峰基本可以確定蒲公英纖維的組成主要為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、蠟質(zhì)、芳香醚等。

圖1 蒲公英纖維的傅里葉紅外光譜圖

2.2 蒲公英纖維的染色性能

由圖2 和表1 可知，蒲公英纖維經(jīng)過(guò)4 種不同類(lèi)型的染料染色后，活性藍(lán)RW 染色效果最好，陽(yáng)離子藍(lán)X-GRRL 次之，弱酸性深藍(lán)R 和直接湖藍(lán)B 也有一定的上染效果。在弱堿性條件下，蒲公英纖維上的羥基與活性染料形成共價(jià)鍵結(jié)合，因此，活性染料對(duì)蒲公英纖維的上染性最好。蒲公英纖維含有半纖維素，其中的—COOH 發(fā)生一定程度的電離，形成羧酸根陰離子，能與陽(yáng)離子藍(lán)X-GRRL 染料形成離子鍵結(jié)合，因此，陽(yáng)離子染料對(duì)蒲公英纖維的染色性能較好。而弱酸性深藍(lán)R、直接湖藍(lán)B 與蒲公英纖維之間主要通過(guò)氫鍵或物理吸附上染，效果沒(méi)有前兩種染料好。

圖2 染色前后蒲公英纖維的顏色

表1 不同染料對(duì)蒲公英纖維的染色效果

2.3 染色蒲公英纖維的耐皂洗色牢度

表2 蒲公英纖維經(jīng)各染料染色后的耐皂洗色牢度

2.4 活性藍(lán)RW 染色工藝優(yōu)化

在選定活性染料的情況下，固色溫度、固色時(shí)間和堿用量對(duì)蒲公英纖維染色的K/S值及色牢度都起著關(guān)鍵作用，設(shè)計(jì)3因素3水平正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3 可知，活性藍(lán)RW 對(duì)蒲公英纖維K/S值的影響由大到小依次為：堿用量、固色溫度、固色時(shí)間。堿用量對(duì)K/S值的影響最大，因?yàn)榛钚匀玖显趬A性條件下與蒲公英纖維中的纖維素發(fā)生共價(jià)鍵結(jié)合，沒(méi)有堿就無(wú)法固色，皂洗后染料會(huì)脫落。不同堿用量對(duì)應(yīng)的K/S值由大到小依次為：k3、k2、k1，但是k2與k3相差不大，從節(jié)約成本的角度，選擇堿用量為15 g/L。不同固色溫度對(duì)應(yīng)的K/S值從大到小依次為：k2、k3、k1，因此固色溫度選擇80 ℃。不同固色時(shí)間對(duì)應(yīng)的K/S值從大到小依次為：k2、k3、k1，因此固色時(shí)間選擇45 min。

表3 活性藍(lán)RW 染色工藝正交實(shí)驗(yàn)表

在正交實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按照堿用量15 g/L、固色溫度80 ℃、固色時(shí)間45 min，以活性藍(lán)RW 對(duì)蒲公英纖維染色分別進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 活性藍(lán)RW 對(duì)蒲公英纖維染色的最佳工藝單因素實(shí)驗(yàn)

由圖3a 可知，隨著堿用量的增大，活性藍(lán)RW 對(duì)蒲公英纖維染色的K/S值不斷增大，至15 g/L 后逐漸趨于平緩。因?yàn)閴A用量太高，活性染料在堿性條件下容易水解，因此堿用量15 g/L 最佳。由圖3b 可知，隨著固色溫度的升高，K/S值不斷增大，至80 ℃后K/S值略有下降。因?yàn)槿旧珳囟壬哂兄诶w維的膨化，同時(shí)染料分子運(yùn)動(dòng)速率加快，有利于纖維與染料發(fā)生反應(yīng)，但溫度太高時(shí)，活性染料在堿性條件下水解速率也加快，造成K/S值下降，因此固色溫度80 ℃最佳。由圖3c 可知，K/S值隨著固色時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，至45 min 后逐漸趨于平緩。因?yàn)殡S著固色時(shí)間的延長(zhǎng)，更多的染料滲進(jìn)纖維內(nèi)部，與纖維發(fā)生反應(yīng)更加充分，逐漸趨于飽和，因此固色時(shí)間45 min最佳。

3 結(jié)論

（1）蒲公英纖維主要含有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、蠟質(zhì)、芳香醚等成分。

（2）用4 種不同類(lèi)型染料對(duì)蒲公英纖維染色，活性藍(lán)RW 染色的K/S值最高。

（3）活性藍(lán)RW 對(duì)蒲公英纖維的優(yōu)化染色工藝：碳酸鈉用量15 g/L，固色溫度80 ℃，固色時(shí)間45 min。染色蒲公英纖維的耐皂洗色牢度達(dá)到4 級(jí)及以上（色牢度最好）。