葡萄皮天然染料在鮮繭絲織物染色中的應(yīng)用

方浩雁 劉俊豪 余志成

摘要：為開發(fā)高檔鮮繭絲織物染色產(chǎn)品，研究了葡萄皮天然染料在鮮繭絲織物染色中的應(yīng)用。首先分析染料穩(wěn)定性，然后從染色方法、溫度、染浴pH值等方面優(yōu)化染色工藝，探討了媒染劑種類對顏色特征值的影響，最后測試色牢度及抗紫外性能。結(jié)果表明：葡萄皮天然染料熱穩(wěn)定性良好，酸性條件下穩(wěn)定，堿性條件下顏色變深。適宜的染色方法為后媒染法，最優(yōu)染色工藝：染浴pH值8，元明粉10 g/L，90 ℃保溫60 min;后媒染工藝：硫酸亞鐵5%，檸檬酸1 g/L，60 ℃保溫30 min。媒染劑可豐富染色鮮繭絲織物色譜;染色鮮繭絲織物耐皂洗、耐摩擦色牢度可達(dá)3級以上，抗紫外性能良好。

關(guān)鍵詞：染色;鮮繭絲;葡萄皮;天然染料

中圖分類號(hào)：TS193.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009-265X（2020）01-0066-05Application of Natural Dye Extracted from Grape Skin

in the Dyeing of Fresh Silk Fabric

FANG Haoyana， LIU Junhaoa， YU Zhichengab

Abstract：In order to develop highgrade dyed fresh silk fabric products， this is intended to study the application of natural dyes extracted from grape skin in the dyeing of fresh silk fabrics. Dye stability was analyzed first， dyeing process was optimized from the aspects of dyeing method， temperature， and pH value of dyeing bath， the influence of variety of dye mordant on color characteristics value was analyzed， and color fastness and antiultraviolet properties were tested. The result shows that natural dye extracted from grape peel is of good thermal stability， stable under acidic conditions， and darkens under alkaline conditions. The optimal dyeing method is postmordant dyeing method. The optimum dyeing process includes dye bath pH value （8）， sodium sulphate 10 g/L， insulation for 60 min at the temperature of 90 ℃. The postmordant dyeing process： sulfuric acid ferrous 5%， citric acid 1 g/L， heat insulation for 30 min at the temperature of 60 ℃. Mordant can enrich the chromatogram of dyed fresh silk fabric. The fastness to soaping and rubbing of dyed fresh cocoon silk fabric reach up to level 3 or above， and it is of good antiultraviolet performance.

Key words：dyeing; fresh cocoon silk; grape skin; natural dye

葡萄皮是葡萄加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，約占葡萄重量的25%左右，資源極其豐富[1]。葡萄皮中含有5%～8%的原花青素，具有抗氧化、消除自由基等抗衰老功效;除原花青素外葡萄皮中還含有白藜蘆醇、齊墩果酸，具有良好的保健作用，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品及保健品等領(lǐng)域[24]。近些年來人們環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，天然染料受到了科技工作者的廣泛關(guān)注，有關(guān)葡萄皮用于紡織品染色的研究已有一些文獻(xiàn)報(bào)道，并取得了良好的染色效果[57]。

現(xiàn)階段中國絲織企業(yè)大多采用干繭繅絲，工藝成熟產(chǎn)品質(zhì)量較好。相對于干繭繅絲，鮮繭繅絲省去了烘繭工序，能耗降低節(jié)省了大量成本，此外鮮繭繅絲過程中的副產(chǎn)品如鮮蠶蛹具有很高經(jīng)濟(jì)價(jià)值[8]。隨著繅絲工藝及冷凍技術(shù)的日益成熟，越來越多的繅絲企業(yè)加入到鮮繭繅絲的行列，鮮繭絲織物將迎來廣闊的市場前景[911]。

目前尚無鮮繭絲以天然染料染色的相關(guān)研究報(bào)道，本文通過研究葡萄皮天然染料的染色方法、溫度、pH值、元明粉用量和媒染劑種類等工藝條件對鮮繭絲染色性能的影響，為鮮繭絲天然染料染色工藝及產(chǎn)品開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)材料與儀器

葡萄皮天然染料（自制）、鮮繭絲織物（電力紡，50 g/m2，萬事利絲綢科技公司），檸檬酸（CA）、碳酸鈉、十二水合硫酸鋁鉀、七水硫酸亞鐵、氯化稀土、元明粉（均為分析純，杭州高晶精細(xì)化工有限公司）。

試驗(yàn)儀器：Lambda35型紫外可見光分光光度計(jì)（美國鉑金埃爾默公司）;DYE24型可調(diào)向式打樣機(jī)（上海千立自動(dòng)化設(shè)備有限公司）;SF600+型Datacolor測色配色儀（美國Datacolor公司）;UV2000型紡織品抗紫外因子測試儀（美國lzbspHere公司）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1葡萄皮天然染料的穩(wěn)定性

耐熱穩(wěn)定性：將1 g/L的葡萄皮天然染料溶液平均分成5份置于密閉染杯中，分別在60、70、80、90 ℃和100 ℃的紅外染色機(jī)內(nèi)熱處理1 h，冷卻至室溫，稀釋后測定其可見光吸收光譜。

pH穩(wěn)定性：將1 g/L的葡萄皮天然染料溶液平均分成7份，分別用檸檬酸、碳酸鈉調(diào)節(jié)至不同pH值（3～9），靜置1 h后在室溫下（25 ℃）測定不同pH值下葡萄皮天然染料可見光吸收光譜。

1.2.2染色方法

直接染色：將鮮繭絲織物直接投入葡萄皮天然染料染浴中染色。

染色配方：染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，元明粉質(zhì)量濃度0～20 g/L，pH值3～9，浴比1∶50。

升溫曲線見圖1。圖1染色工藝曲線

預(yù)媒染色：鮮繭絲織物先經(jīng)不同媒染劑按圖2工藝預(yù)媒染，然后按圖1工藝曲線進(jìn)行染色。

預(yù)媒染配方：媒染劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，浴比1∶50，pH值3，媒染工藝曲線見圖2。圖2媒染工藝曲線

同媒染色：將媒染劑與染料、織物同時(shí)加至染浴中，按圖1升溫曲線染色。染色配方：染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，媒染劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，元明粉質(zhì)量濃度0～20 g/L，pH值5，浴比1∶50。

后媒染色：鮮繭絲織物按圖1工藝染色后，再由不同媒染劑按圖2工藝后媒染。染色配方同直接染色。媒染工藝：媒染劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，pH值3，80 ℃保溫30 min，浴比1∶50。

1.3測試方法

1.3.1顏色特征值及染色K/S值測試

采用SF600+型計(jì)算機(jī)測色配色儀測試染色織物顏色特征值L*、a*、b*、c*及染色K/S值。每塊樣品折疊2層，測定3次取其平均值。測試條件：D65光源，10°視角。

1.3.2色牢度測試

耐皂洗色牢度測試參照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》進(jìn)行。用標(biāo)準(zhǔn)灰色樣卡評定試樣的變色牢度和貼襯織物的沾色牢度。

耐摩擦色牢度測試參照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》進(jìn)行。

1.3.3抗紫外性能測試

用紡織品抗紫外因子測試儀對鮮繭絲織物進(jìn)行抗紫外性能的測定。在鮮繭絲織物的不同位置測試3次UPF值，取其平均值。

2結(jié)果與討論

2.1葡萄皮天然染料的穩(wěn)定性分析

2.1.1熱穩(wěn)定性分析

將一定濃度的葡萄皮天然染料染液分別在60、70、80、90 ℃和100 ℃的條件下水浴加熱1 h，冷卻后測得吸收光譜如圖3所示。

由圖3可知，葡萄皮天然染料染液經(jīng)熱處理1 h后其可見光最大吸收波長未發(fā)生明顯變化，均為445 nm左右，溫度升高吸光度指標(biāo)上下浮動(dòng)，染液顏色變化不明顯，這是由于溫度升高水分子的運(yùn)動(dòng)加劇，特別是原子最外層電子更易受溫度的影響而發(fā)生躍遷，但并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這說明葡萄皮天然染料的熱穩(wěn)定性良好，100 ℃下染料不易分解。

2.1.2pH值穩(wěn)定性分析

在室溫下將等量的葡萄皮染液分別用檸檬酸、碳酸鈉調(diào)節(jié)至不同pH值（3～9），靜置1 h后測試各試樣在不同pH值下的可見光吸收光譜如圖4所示。

從圖4可以看出，在pH值3～6時(shí)葡萄皮天然染料的可見光吸收光譜未發(fā)生明顯變化，最大吸收波長為445 nm，染液呈淺黃色，表明酸性條件下穩(wěn)定;隨著pH值的增加，染液可見光吸收光譜出現(xiàn)了兩個(gè)峰，最大吸收波長紅移至502 nm左右，染液顏色變深，呈暗橙色，吸光度增大，這是由于葡萄皮天然染料含有原花青素等多酚類化合物，在堿性條件下羥基易氧化，從而染液色光發(fā)生顯著改變。

2.2染色工藝因素分析

2.2.1染色方法對鮮繭絲織物顏色特征值的影響

不同染色方法下鮮繭絲織物顏色特征值見表1。

由表1可知，葡萄皮天然染料直接染色鮮繭絲織物染色K/S值較低，媒染處理可提高染色K/S值。葡萄皮天然染料采用不同的媒染方法可使鮮繭絲織物獲得不同的色光。相對于預(yù)媒染染色，后媒染降低了鮮繭絲織物的a*值，升高了b*值，鮮繭絲織物色相中的綠光和黃光增強(qiáng)，染色K/S值增加，這是由于媒染方式不同，媒染劑與染料、纖維間的絡(luò)合方式不同，導(dǎo)致染料與纖維間結(jié)合力有所差異。因此，葡萄皮天然染料對鮮繭絲織物最適的染色方法為后媒染。

2.2.2染浴pH值對鮮繭絲織物顏色特征值的影響

鮮繭絲織物以硫酸亞鐵作后媒染，pH值對鮮繭絲織物顏色特征值的影響見表2。

由表2可知，當(dāng)pH值為酸性時(shí)（pH值3～6），鮮繭絲織物的色相無明顯變化，隨pH值的增加染色K/S值稍有提升，布樣呈暗橙色;繼續(xù)增加pH值，鮮繭絲布樣可見光最大吸收波長紅移，色相發(fā)生顯著改變，由原來的暗橙色變?yōu)樽虾稚?，染色K/S值提升較明顯;這是由于葡萄皮天然染料屬花色苷類化合物，分子中含有大量親核性的-OH，不同pH值下發(fā)生的分子重排引起顏色變化。當(dāng)染浴pH值為8時(shí)，鮮繭絲染色K/S值較高，鮮艷度較好，繼續(xù)增加pH值鮮繭絲織物鮮艷度下降明顯，因此，葡萄皮天然染料對鮮繭絲染色最適pH值為8左右。

2.2.3染色溫度對鮮繭絲織物顏色特征值的影響

取染浴pH值8，改變?nèi)旧珳囟葘︴r繭絲織物以硫酸亞鐵作后媒染，研究溫度對鮮繭絲織物顏色特征值的影響，結(jié)果見表3。

從表3可以看出，隨著溫度的升高，鮮繭絲織物染色K/S值逐漸增大，色澤鮮艷度也逐漸提升，這是因?yàn)闇囟壬啧r繭絲膨脹程度增大，染料更易擴(kuò)散至纖維內(nèi)部;當(dāng)溫度為90 ℃時(shí)，鮮繭絲織物染色K/S值較高，色澤鮮艷度最好，繼續(xù)增加染色溫度，鮮繭絲織物染色K/S值提升不明顯，并且色澤鮮艷度有所下降，因此葡萄皮天然染料對鮮繭絲織物最適染色溫度為90 ℃。

2.2.4元明粉用量對鮮繭絲織物顏色特征值的影響

取染色溫度90 ℃，染浴pH值8，研究元明粉用量對鮮繭絲織物顏色特征值的影響，結(jié)果見表4。

由表4可知，隨著元明粉用量的增加，鮮繭絲織物染色K/S值逐漸提升，色澤鮮艷度也有所提高;這是由于染浴pH值高于蠶絲等電點(diǎn)，此時(shí)鮮繭絲織物帶負(fù)電，葡萄皮天然染料分子在水溶液中也為負(fù)離子，此時(shí)元明粉在染色過程中起促染作用。當(dāng)元明粉質(zhì)量濃度為10 g/L時(shí)，染色K/S值較高，鮮繭絲織物色澤鮮艷度最好，繼續(xù)增加元明粉用量染色K/S值提升不明顯，并且色光變暗。因此，葡萄皮天然染料對鮮繭絲織物染色最佳元明粉質(zhì)量濃度為10 g/L。

2.2.5媒染劑種類對鮮繭絲織物顏色特征值的影響

葡萄皮天然染料在染色溫度90 ℃，pH值8，元明粉10 g/L的條件下染色鮮繭絲織物，以不同媒染劑對鮮繭絲織物進(jìn)行后媒染，結(jié)果見表5。

由表5可知，無媒染時(shí)鮮繭絲織物染色K/S值較低，經(jīng)金屬離子媒染后鮮繭絲織物染色K/S值提升，其中亞鐵離子媒染織物染色K/S值最高，明礬媒染織物染色K/S值提升最小;從色相上來看，明礬、氯化鑭媒染的鮮繭絲織物與直接染色相比色相變化不大，硫酸亞鐵媒染后織物色澤變暗。由彩度指標(biāo)c*可知，氯化鑭和明礬媒染后鮮繭絲織物的鮮艷度提升，鐵離子媒染后鮮艷度下降。這是因?yàn)槠咸哑ぬ烊蝗玖吓c不同的金屬離子結(jié)合，配位絡(luò)合方式有差異，導(dǎo)致染料分子共軛體系發(fā)生不同程度的變化，最終表現(xiàn)出不同的色光。

2.3染色鮮繭絲織物的質(zhì)量指標(biāo)分析

經(jīng)最適染色工藝：染浴pH值8，元明粉質(zhì)量濃度10 g/L，90 ℃保溫60 min;媒染工藝：硫酸亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%，pH值3，60 ℃保溫30 min染色，染色品的質(zhì)量指標(biāo)如下。

2.3.1色牢度

葡萄皮天然染料染色鮮繭絲織物的耐皂洗色牢度和摩擦色牢度見表6。

由表6可看出，葡萄皮天然染料染色鮮繭絲織物的耐皂洗色牢度3級、干摩擦色牢度4級、濕摩擦牢度3～4級，符合產(chǎn)品需求。

2.3.2抗紫外性能

葡萄皮天然染料染色鮮繭絲織物的抗紫外效果見表7。

由表7可知，未染色鮮繭絲織物UPF值僅為7.28，染色后鮮繭絲織物UPF值有了很大提高，這說明葡萄皮天然染料有較強(qiáng)的紫外吸收，可有效提升織物的抗紫外性能;經(jīng)媒染處理后，由于吸收強(qiáng)度增加，其抗紫外性能進(jìn)一步提升，硫酸亞鐵后媒染的鮮繭絲織物抗紫外性能最好，由此可看出該染料抗紫外性能優(yōu)異。

3結(jié)論

a）葡萄皮天然染料熱穩(wěn)定良好，經(jīng)60～100 ℃熱處理1 h后染液可見光吸收光譜無明顯變化。在酸性條件下穩(wěn)定，但顏色較淺;堿性條件下不穩(wěn)定，但顏色變深。

b）葡萄皮天然染料對于鮮繭絲適宜的染色方法為后媒染，其最適染色工藝為：染浴pH值8，元明粉10 g/L，90 ℃保溫60 min;媒染劑可豐富葡萄皮天然染料染鮮繭絲織物色譜，染色后鮮繭絲織物耐皂洗色牢度達(dá)3級、干摩擦色牢度達(dá)4級、濕摩擦牢度達(dá)3～4級。

c）經(jīng)葡萄皮天然染料染色后鮮繭絲織物UPF值有了很大提升，從7.28增加至45.62，說明該染料具有優(yōu)異的抗紫外效果。

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收稿日期：2018-12-14網(wǎng)絡(luò)出版日期：2019-11-08

作者簡介：方浩雁（1974-），女，浙江紹興人，工程師，主要從事天然染料絲綢方面的研究。

通信作者：余志成，Email：yuzhicheng8@aliyun.com