超聲輔助蘇木染料棉織物染色性能研究

楊艷鳳，胡雪敏，王 碩

（河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北石家莊 050018）

天然染料是指沒有或者極少經(jīng)過化學(xué)加工的染料，其中，植物染料是天然染料的主體[1]。隨著合成染料的出現(xiàn)，天然染料由于色譜不全、色牢度較差等缺點(diǎn)而逐漸被取代[2]。但合成染料在生產(chǎn)和使用過程中會(huì)造成環(huán)境污染，消耗大量能源，對(duì)人類身體健康造成威脅。天然染料因良好的環(huán)境相容性、抗菌等優(yōu)點(diǎn)而重新受到重視[3]。

蘇木染料是一種傳統(tǒng)的植物染料[4]，其主要色素成分為蘇木素和蘇木精?；ㄐ竞猩?，色素在不同pH下提取，呈現(xiàn)不同的顏色[5-8]。以染絲綢為例，蘇木染色機(jī)理主要是蘇木中含微黃色結(jié)晶的蘇木素經(jīng)氧化后生成氧化蘇木素；由于蘇木素中與醌基相鄰的羥基在一定pH下存在離解平衡，在不同pH水溶液中會(huì)發(fā)生變色行為，加入媒染劑后與氧化蘇木素形成配合物，從而上染織物[9-10]。先前有研究表明，蘇木能夠上染包括棉在內(nèi)的多種織物[11-13]，但這些染色行為都需要在較高溫度下進(jìn)行，低溫染色的報(bào)道相對(duì)較少。

本項(xiàng)目分別采用NaCl、Na2SO4作為促染劑，明礬作為媒染劑，通過超聲輔助的方法對(duì)棉織物進(jìn)行染色，從而提高染色牢度和速率。對(duì)有無(wú)超聲輔助染色性能進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)兩種情況進(jìn)行L9(33)正交實(shí)驗(yàn)，分析溫度、浴比和時(shí)間對(duì)染色性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：純棉漂白布（50×50、144×80），蘇木，去離子水，明礬，NaCl，Na2SO4。

儀器：DF-101 恒溫水浴鍋，加熱套，烘箱，超聲儀，摩擦牢度儀。

1.2 染色工藝

1.2.1 染料的提取

將25 g蘇木剪碎，用500 mL去離子水沸煮2 h，過濾得到蘇木染液。

1.2.2 染色流程

同浴染色流程如下：

先染色后媒染流程如下：

1.3 測(cè)試

采用UV5100 紫外-可見光分光光度計(jì)測(cè)定染液的最大吸收波長(zhǎng)；采用Color i5計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀（美國(guó)GretagMacbeth）測(cè)定織物的K/S值；采用摩擦牢度儀（溫州大榮紡織儀器有限公司）按GB/T 29865—2013測(cè)定染色織物的耐摩擦色牢度。

2 結(jié)果與討論

2.1 染色方法

對(duì)不同染色方法得到的染色效果進(jìn)行比較（染液最大吸收波長(zhǎng)為555 nm，吸光度為2.147）。由表1 可以看出，先染色后媒染的純棉織物K/S值為1.12，同浴染色的棉織物K/S值為2.19。由此可見，同浴染色具有更高的染色深度，故選擇同浴染色方法。

表1 不同染色方法的染色結(jié)果

2.2 助劑選擇

采用NaCl 和Na2SO4作為促染劑，染色方法采用同浴染色，其他條件均相同，染色結(jié)果見表2。當(dāng)元明粉（Na2SO4）作為促染劑時(shí)，K/S值為2.48，NaCl的K/S值為2.29，元明粉作為促染劑有更高的染色深度。因此，促染劑選擇Na2SO4。

表2 不同促染劑染色結(jié)果

2.3 超聲輔助染色

以明礬為媒染劑，元明粉為促染劑，采用同浴染色工藝，選取溫度、浴比、時(shí)間3個(gè)因素，每個(gè)因素選取3個(gè)水平L9(33)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，在有超聲輔助和無(wú)超聲輔助條件下測(cè)量K/S值、耐摩擦色牢度等數(shù)據(jù)，判斷溫度、時(shí)間、浴比對(duì)染色性能的影響，結(jié)果如表3 和表4所示。

從表3可知，極差從大到小為：溫度和浴比、時(shí)間，說明在無(wú)超聲輔助的條件下，影響顏色深度的主要因素為溫度和浴比。從表4 可知，極差從大到小為：浴比、時(shí)間、溫度，說明在超聲輔助實(shí)驗(yàn)中，影響染色深度的主要因素為浴比，而溫度的影響最小。由此可見，超聲輔助染色能夠有效降低染色溫度。

表3 無(wú)輔助下蘇木上染純棉織物的正交實(shí)驗(yàn)

續(xù)表3

表4 超聲輔助下蘇木上染純棉織物的正交實(shí)驗(yàn)

針對(duì)上述測(cè)試結(jié)果，在30 ℃、60 min、浴比1∶30條件下對(duì)有無(wú)超聲輔助染色做單因素實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果如圖1、表5所示。

圖1 有無(wú)超聲輔助的K/S值曲線圖

表5 有無(wú)超聲輔助的染色性能

由圖1、表5可見，超聲輔助下蘇木上染純棉織物的染色效果優(yōu)于無(wú)超聲輔助（染液最大吸收波長(zhǎng)571 nm，吸光度2.280）。

3 結(jié)論

蘇木上染棉織物采用同浴染色，以元明粉作為促染劑。超聲輔助下蘇木上染棉織物的染色效果優(yōu)于無(wú)超聲輔助。