核桃色素對真絲織物的染色性能研究

丁 洪，李淼妍，朱周宇，寧一鳴，蘇海鳴

(蘇州大學紡織與服裝工程學院，江蘇 蘇州 215021)

真絲織物是一種高檔的紡織面料，它擁有珍珠般的光澤、滑爽的質感以及優良的吸濕透氣性，被譽為“纖維皇后”[1]。真絲面料除了用作高檔禮服之外，還可用于貼身衣物，它對染料的生態環保性有更高的要求，因此，使用天然染料上染真絲織物具有較好的應用前景[2]。天然染料是指從自然界中提取的，沒有經過人工合成、很少甚至是沒有經過化學加工的染料，因其生態環保、可降解、無毒無害等多種優勢，成為目前很受歡迎的研究對象[3]。核桃色素是從核桃外殼中提取出的一種天然色素，其化學成分有萘醌類、黃酮類、多酚類、多糖二芳基庚烷類、萜類、甾體等，具有抑菌抗炎、鎮痛、抗癌、殺蟲等功效[4]。核桃色素耐光性好，耐還原能力比耐氧化能力強[5]，在一定條件下是一種性質比較穩定的天然色素，具有作為天然染料的基本性能。

本文主要研究了核桃色素在真絲織物上的染色性能，分別探討了pH值、染色溫度、染色時間、硫酸鈉(質量)濃度、色素用量對真絲織物染色性能的影響[6]，優化直接染色的最佳染色工藝條件(已考慮經濟性)。此外，還進一步試驗了預媒染、后媒染工藝對染色織物的色深值、顏色特征值以及染色牢度的影響。

1 試驗

1.1 試驗材料與儀器

1.1.1 試驗材料

真絲針織物(鑫緣繭絲綢集團股份有限公司)；核桃色素(河南中大恒源生物科技股份有限公司)；十八水合硫酸鋁、七水合硫酸亞鐵、冰醋酸、氫氧化鈉、無水硫酸鈉(均為分析純)、皂片(上海市紡織工業技術監督所)。

1.1.2 試驗儀器

IR-12SM紅外染樣機；Ultra Scan XE型分光測色儀(美國Hunter Lab公司)；SW-12A型水洗色牢度試驗機(無錫紡織設備廠)；Y(B)902型汗漬色牢度烘箱(溫州大榮紡織儀器有限公司)；Alpha型日曬牢度儀(SDL-Atalas公司)。

1.2 實驗方法

1.2.1 核桃色素對真絲織物的直接染色

取核桃色素用量為3%(omf)，固定浴比為1∶40，用冰醋酸和氫氧化鈉溶液調節至指定pH值，并加入指定量的硫酸鈉，40 ℃條件下投入真絲織物，以2 ℃/min的升溫速率升至指定溫度，恒溫染色45 min，降溫，取出，水洗，晾干[6]。在固定其他條件不變的情況下，試驗染浴pH值、染色溫度、染色時間對染色織物K/S值的影響[6]。

1.2.2 提升性試驗

在最佳染色工藝條件下，取色素用量(omf)為1%、2%、3%、4%、5%，試驗色素用量對染色織物K/S值的影響。

1.2.3 媒染工藝

取媒染劑用量為5%(omf)，媒染液pH值為4，浴比1∶50，40 ℃條件下投入真絲織物，以2 ℃/min的升溫速率升至60 ℃，恒溫媒染45 min[7]，降溫，取出，水洗，晾干。

1.3 測試方法

1.3.1 K/S值測試及顏色特征值

將染色織物折疊成4層，在Ultra Scan XE測試儀上進行測試，采用D65光源，10°視場，光譜掃描范圍為400～800 nm，測試4次，取平均值[7-10]。

1.3.2 勻染性測試

在纖維上任取8個點分別用分光測色儀測試其表觀色深K/S值，計算其平均值[11]。

1.3.3 色牢度

耐皂洗色牢度：參照《GB/T 3921-2008紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》A(1)方法，在水洗色牢度試驗機上測定[7-10]。

耐汗漬色牢度：參照《GB/T 3922-2013紡織品色牢度試驗耐汗漬色牢度》，在耐汗漬色牢度儀上測定[8-10]。

耐光色牢度：參照《GB/T 8427-2008紡織品色牢度試驗耐人造光色牢度：氙弧》，在日曬牢度儀上測定，日曬時間為24 h[7-10]。

2 結果與討論

2.1 pH值對染色性能的影響

根據工藝1.2.1，固定核桃色素用量為3%(omf)，浴比為1∶40，染色溫度95 ℃[6]，染色時間45 min，測試不同pH值條件下染色織物在400～800 nm波長范圍內的K/S值，繪制了光譜曲線圖，如圖1所示。

圖1 不同pH值條件下核桃色素染色真絲織物的光譜曲線

從圖1中可以看出，在波長為400～800 nm范圍內，不同pH值所對應的光譜曲線變化趨勢相近，說明核桃色素在不同pH值染浴中較穩定，pH值對色素的顏色影響較小。選用吸收波長400 nm，得出不同pH值下染色織物的K/S值，結果如圖2所示。

圖2 染浴pH值對K/S值的影響

由圖2可知，當pH值為3時，織物的K/S值最大。隨著染浴pH值的增大，核桃色素上染真絲織物的K/S值下降。這是因為隨著pH值的增加，織物上所帶的正電荷減少[8]，造成染料與纖維結合的數量下降，K/S值下降。當pH值較低時，核桃色素被真絲纖維上帶正電荷的氨基吸引，以離子鍵結合而染著于纖維上，隨著pH值的增大，靜電引力消失，色素必須克服靜電斥力才能上染纖維，得色會逐漸變淺[6]。因此，核桃色素上染真絲織物的最佳pH值為3。

2.2 溫度對染色性能的影響

根據工藝1.2.1，固定核桃色素用量為3%(omf)，浴比為1∶40，pH值為3，染色時間45 min，試驗不同溫度下的染色性能，結果如圖3所示。

圖3 染色溫度對K/S值的影響

從圖3中可看出，核桃色素上染真絲織物的K/S值隨著染色溫度的升高而增大。這是因為染色溫度升高，纖維體積膨脹增大[8]，染料分子的聚集度降低，平均動能增大，染料更容易進入纖維內部，從而使得織物的K/S值增大[17]，達到更好的染色效果。當溫度為98 ℃時，真絲織物的K/S值最大。因此，選擇染色溫度為98 ℃較為合適。

2.3 時間對染色性能的影響

根據工藝1.2.1，固定核桃色素用量為3%(omf)，浴比為1∶40，pH值為3，染色溫度為98 ℃，試驗染色時間對染色性能的影響，結果如圖4所示。

圖4 染色時間對K/S值的影響

由圖4可知，隨著染色時間的延長[8]，織物的K/S值呈增大趨勢，但增大的幅度較小。當染色時間為70 min時，真絲織物的K/S值達到最大，但上升趨勢變緩。這是因為時間的延長有利于染料對纖維的上染，使得更多的染料吸附到纖維上。因此，核桃色素上染真絲織物的最佳時間為70 min。

2.4 硫酸鈉質量濃度對染色性能的影響

根據工藝1.2.1，固定核桃色素用量為3%(omf)，浴比為1∶40，pH值為3，染色溫度為98 ℃，染色時間70 min，試驗添加硫酸鈉對染色性能的影響，結果如表1所示。

從表1中可以看出，加入硫酸鈉，織物的K/S值有所降低，但標準偏差減小，說明硫酸鈉的加入有利于提升染色的均勻性。當硫酸鈉為40 g/L時，標準偏差最小，說明織物此時的勻染性最好，但K/S值有較大的下降。在染色過程中，可根據需要選擇硫酸鈉的添加量。

表1 硫酸鈉對染色性能的影響

綜上，核桃色素對真絲織物染色的最佳工藝為pH值為3，溫度為98 ℃，染色時間70 min，可適當添加硫酸鈉提高染色均勻性。

2.5 核桃色素對真絲織物的提升性

取pH值為3，溫度為98 ℃，染色時間70 min，硫酸鈉40 g/L。試驗色素用量對染色織物K/S值的影響，結果如圖5所示。

圖5 色素用量對K/S值的影響

由圖5可知，隨著染浴中核桃色素用量的增加，染色后織物的K/S值逐漸增大，但總體得色量不高。

2.6 媒染對核桃色素染色性能的影響

按照工藝1.2.3，對真絲織物進行先媒后染和先染后媒染色，試驗媒染對染色性能的影響，結果如表2和表3所示。

表2 媒染劑對K/S值及顏色特征值的影響

由表2可知，采用硫酸鋁和硫酸亞鐵前媒染，可以提高染色織物的K/S值；經前媒染和后媒染后，織物明度下降，色相角和鮮艷度基本不變。

由表3可知，核桃色素直接染色真絲織物就能達到較好的染色牢度，各項牢度都能達到3級及以上，滿足常規紡織品的服用要求。經過硫酸亞鐵媒染或硫酸鋁后媒染后，染色織物的耐酸汗漬牢度有所提高?？筛鶕枰x擇是否進行媒染處理。

表3 核桃色素上染真絲織物的各項牢度

3 結論

(1)核桃色素上染真絲織物直接染色的最佳工藝條件為染浴pH值為3，染色溫度98 ℃，染色時間70min；適當添加硫酸鈉可以提高染色均勻性；隨著核桃色素用量的增加，染色織物的K/S值明顯增大，但總體得色量不高。

(2)采用硫酸鋁和硫酸亞鐵前媒染，可以提高染色織物的K/S值，媒染對染色織物的色相角和鮮艷度影響不大；核桃色素直接染色真絲織物就能達到較好的染色牢度，各項牢度都能達到3級及以上，媒染對染色牢度的提高影響不大。