王利婭，吳國(guó)輝

（江西服裝學(xué)院，江西南昌 330201）

隨著綠色環(huán)保理念逐漸深入人心，消費(fèi)者對(duì)于紡織服裝產(chǎn)品的要求不再局限于穿著舒適和外觀精美，還要求環(huán)保健康且具有一定的功能性[1-2]。2016年頒布的紡織工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020 年）中明確提出應(yīng)加快紡織服裝行業(yè)的綠色發(fā)展進(jìn)程及不斷提升產(chǎn)品的附加值[3]。天然染料因不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染且歷史悠久，還具有較好的生物相容性、抗菌消炎和可降解等優(yōu)點(diǎn)，重新成為了紡織服裝印染整理的研究熱點(diǎn)，相關(guān)印染產(chǎn)品深受消費(fèi)者的青睞[4-5]。純棉面料因親膚性好、手感柔軟且吸濕透氣性能優(yōu)異被廣泛應(yīng)用于貼身衣服中，利用天然染料進(jìn)行染色符合綠色環(huán)保的消費(fèi)需求[6-7]。近幾年，利用天然染料對(duì)純棉面料進(jìn)行染色研究取得了一定的成果[8-9]。陸水峰[10]將天然染料茶色素應(yīng)用于棉織物染色，不僅具有較好的耐皂洗和耐摩擦色牢度，還具有一定的防紫外線和抗菌功能。王亞麗等[11]采用殼聚糖對(duì)棉織物改性并進(jìn)行板栗殼植物染料染色研究，結(jié)果顯示棉織物的染色效果較好，當(dāng)染料用量為5%(omf)時(shí)，染色棉織物具備較好的抗紫外和抗氧化性能。本研究參考侯秀良團(tuán)隊(duì)證明部分黃棕色系植物染料上染織物有助于提高面料的抗紫外能力[12]，探討天然染料梔子黃在純棉面料染色中的應(yīng)用，并研究經(jīng)其印染面料的防紫外、抗菌性能。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：純棉30 tex 半精梳針織羅紋布（市售）；梔子黃（西安首禾生物科技有限公司），改性劑AS（杭州泓納科技有限公司），硫酸鐵、十二水硫酸鋁鉀、冰乙酸、氯化鈉（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），蛋白胨、酵母浸粉（山東玉寶生物科技有限公司），大腸桿菌（南昌大學(xué)附屬第二醫(yī)院實(shí)驗(yàn)室）。

儀器：AS-12/24 常溫振蕩式小樣染色機(jī)（佛山市亞諾精密機(jī)械制造有限公司），SF-600 測(cè)色配色儀（美國(guó)Datacolor 公司），ATLAS-150S 型日曬牢度儀（德國(guó)ATLAS 有限公司），SW-12A 型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)（溫州百恩儀器有限公司），Y571L 型染色摩擦色牢度儀（萊州市電子儀器有限公司），UV-2450 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司），Cary50 型紫外線防護(hù)因子測(cè)定儀（美國(guó)NYSE：A 公司）。

1.2 染色方法

天然植物染料在溶液中呈負(fù)電性，直接印染純棉面料存在上染率低及色牢度差的問(wèn)題[13-14]。本研究借鑒張芳芳[15]利用改性劑AS 對(duì)純棉織物進(jìn)行陽(yáng)離子改性以提高梔子黃的上染效果，將純棉面料置于前處理溶液[陽(yáng)離子改性劑AS 用量200%(omf)，浴比1∶20]中，升溫到35 ℃保溫20 min，再加熱至95 ℃保溫30 min，取出純棉面料反復(fù)水洗，放置平整，自然晾干后染色。整個(gè)染色過(guò)程都在常溫振蕩式小樣染色機(jī)中進(jìn)行，浴比為1∶50，分別進(jìn)行直接染色和后媒染色。

1.2.1 直接染色

取5 塊質(zhì)量均為2 g 的純棉面料潤(rùn)濕，然后分別放入0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%（omf）的梔子黃染液中。30 ℃時(shí)開始染色（pH=5），然后以2 ℃/min 升溫到90 ℃繼續(xù)染色60 min。待純棉面料染色結(jié)束將其取出，用去離子水反復(fù)沖洗后放置平整，自然晾干。得到的染色純棉面料試樣編號(hào)分別為1#、2#、3#、4#和5#。

1.2.2 后媒染色

取兩塊質(zhì)量均為2 g 的純棉面料潤(rùn)濕，分別放入3.0%(omf)的梔子黃染液中，按照直接染色工藝獲得染色面料，然后分別放入2%(omf)的硫酸鐵、硫酸鋁鉀溶液中進(jìn)行后媒染色，70 ℃媒染30 min，用去離子水反復(fù)沖洗，并以平整狀態(tài)自然晾干。得到的媒染純棉面料試樣編號(hào)分別為6#和7#。

1.3 測(cè)試

染色性能主要考察色度指標(biāo)和染色牢度。其中色度指標(biāo)包含L*、a*、b*、c*、h°和K/S值，每個(gè)指標(biāo)取5 個(gè)測(cè)試點(diǎn)求平均值。其中L*是指明度，該值越大越亮；a*表示紅綠軸，正數(shù)和負(fù)數(shù)分別表示顏色偏紅色和偏綠色；b*表示黃藍(lán)軸，正數(shù)和負(fù)數(shù)分別表示顏色偏黃色和偏藍(lán)色；c*是飽和度，其值越大顏色越純正；h°是色相；K/S值為顏色深度，其值越大顏色越深。其中：

耐曬色牢度、耐洗色牢度和耐摩擦色牢度分別參照GB/T 8427—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)腿嗽旃馍味龋弘　贰B/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取泛虶B/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取愤M(jìn)行測(cè)試。

防紫外性能：按照AS/NZS 4399《日光防護(hù)服評(píng)定和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)定，分別計(jì)算長(zhǎng)波紫外區(qū)UVA（315～400 nm）和中波紫外區(qū)UVB（280～315 nm）的平均透過(guò)率以及紫外線防護(hù)指數(shù)UPF 值。一般情況下，服裝面料在UVA 和UVB 的透過(guò)率低于5%，且紫外線防護(hù)指數(shù)UPF 值大于40 時(shí)，說(shuō)明其具有紫外防護(hù)能力[16]。

抗菌性能：按GB/T 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第3 部分：振蕩法》測(cè)試，以對(duì)大腸桿菌的抑菌率（保留兩位有效數(shù)字）為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 染色性能

由表1 可知，在沒(méi)有添加金屬媒染劑時(shí)，純棉面料經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子改性后，顏色深度隨著梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而不斷增大，顏色越來(lái)越偏向紅色和黃色，飽和度也越來(lái)越高，但增加的幅度逐漸變小。這是因?yàn)殡S著染液中染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不斷上升，陽(yáng)離子改性純棉面料可以迅速與陰離子染料發(fā)生反應(yīng)，使顏色深度、飽和度等快速提高。但隨著染料與棉纖維結(jié)合程度的不斷提升，純棉面料因反應(yīng)基團(tuán)有限，無(wú)法繼續(xù)與更多的染料進(jìn)行反應(yīng)，所以染色反應(yīng)逐漸趨于平衡，顏色深度和飽和度不再明顯增加。與此同時(shí)，在梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的情況下，硫酸鐵和硫酸鋁鉀作為媒染劑可以提高純棉面料的顏色深度。這是因?yàn)槊饺緞┲蠪e3+和Al3+可以與棉纖維上的—OH等官能團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，在梔子黃染料及棉纖維之間搭建橋梁，使更多的染料上染，染料與纖維能更好地結(jié)合。所以，純棉面料經(jīng)金屬離子媒染后，顏色深度相對(duì)直接染色有一定程度的提高，波譜也發(fā)生藍(lán)移和黃移。采用硫酸鐵作為媒染劑，顏色深度比硫酸鋁鉀要深，這是因?yàn)榱蛩徼F對(duì)于光的吸收要大于硫酸鋁鉀，導(dǎo)致其對(duì)光的發(fā)射效果較弱，顏色更深、亮度稍弱。除此之外，純棉面料的色相角隨著染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大及金屬媒染劑的加入發(fā)生了一定程度的變化，但并不明顯。

表1 純棉面料染色后的顏色特征值

由表2 可知，純棉面料經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子改性后，染色牢度隨著梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的變化；其中，1#～5#試樣的耐曬色牢度均為4 級(jí)，耐皂洗色牢度（棉沾和毛沾）和耐摩擦色牢度基本處于4～5 級(jí)，都具有較好的色牢度。這是因?yàn)樵跅d子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，染料與棉纖維上的基團(tuán)結(jié)合牢固，在染色面料受到人造光照射、皂洗和摩擦?xí)r，染料不容易脫落；隨著染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，染料上染率提高，表面上過(guò)多的染料在受到外界作用時(shí)更容易脫落，出現(xiàn)染色牢度的小幅度波動(dòng)。比較試樣4#、6#和7#，媒染劑的加入有助于染色牢度的提高，但作用有限。所以，改性純棉面料采用直接和后媒染色方式，具有較好的染色牢度，都超過(guò)了4級(jí)。

表2 梔子黃染液上染純棉面料的色牢度

2.2 防紫外性能

因該純棉面料可以作為輕薄襯衣面料，通過(guò)印染方式使其具有防紫外性能有助于保護(hù)皮膚免受紫外線曬傷。純棉面料經(jīng)梔子黃染液染色后防紫外性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 純棉面料經(jīng)梔子黃染液染色后的防紫外性能

由表3 可以看出，陽(yáng)離子改性純棉面料無(wú)論采用直接染色還是后媒染色，防紫外性能都有明顯提升。其中，0#～5#試樣驗(yàn)證了陽(yáng)離子改性純棉面料的防紫外性能隨著梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而不斷提高。因?yàn)樵谡麄€(gè)染色體系未達(dá)到反應(yīng)平衡時(shí)，梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，染液中含有更多的梔子黃染料分子，可以與純棉纖維發(fā)生反應(yīng)，面料表面可以吸附更多的梔子黃染料用于吸收紫外光所攜帶的能量，有效降低紫外線對(duì)皮膚的輻射。但是，當(dāng)梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%(omf)時(shí)，染色面料在UVA 和UVB 區(qū)域的平均透過(guò)率分別是2.56%和2.14%，紫外線防護(hù)指數(shù)UPF 為40.26，基本滿足服裝對(duì)于防紫外性能的需要，所以，當(dāng)純棉面料采用直接染色工藝且梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于4.0%(omf)時(shí)，染色面料具有較好的防紫外性能。當(dāng)加入硫酸鋁鉀和硫酸鐵進(jìn)行后媒染色時(shí)，純棉面料的防紫外性能得到一定程度的提升，且采用硫酸鐵作為媒染劑的抗紫外效果更好。這是因?yàn)榱蛩徼F中金屬離子的絡(luò)合能力比硫酸鋁鉀強(qiáng)，絡(luò)合能力越強(qiáng)可吸附更多的梔子黃染料來(lái)吸收紫外線。

2.3 抗菌性能

由圖1 可知，陽(yáng)離子改性純棉面料經(jīng)過(guò)梔子黃染液上染后，大腸桿菌的抑菌率都在75%以上，且隨著梔子黃染料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而不斷上升。這說(shuō)明梔子黃染料具有較好的抗菌效果，純棉面料上吸附的梔子黃染料越多，抗菌效果越好。當(dāng)加入媒染劑硫酸鐵和硫酸鋁鉀后，陽(yáng)離子改性純棉面料可以通過(guò)Fe3+和Al3+與棉纖維上的—OH 等官能團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，吸附更多的梔子黃染料，并增強(qiáng)梔子黃染料與純棉面料的結(jié)合牢度，使面料上含有更多的梔子黃染料，從而表現(xiàn)出更好的抗菌效果。

圖1 純棉面料經(jīng)梔子黃染液染色后抑菌率測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

（1）梔子黃染料應(yīng)用于陽(yáng)離子改性純棉面料的染色，無(wú)論是采用直接染色還是后媒染色，都能獲得較好的染色效果。采用直接染色方式時(shí)，純棉面料的顏色深度隨著梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加不斷上升，加入媒染劑采用后媒染色方式可以有效提高顏色深度。染色純棉面料的各項(xiàng)色牢度都達(dá)到4 級(jí)以上，表現(xiàn)出較好的染色牢度。

（2）陽(yáng)離子改性純棉面料經(jīng)梔子黃染色后表現(xiàn)出了一定的防紫外和抗菌性能。面料采用直接染色工藝且梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于4.0%(omf)時(shí)，染色面料有較好的防紫外能力，而當(dāng)梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%(omf)時(shí)，染色面料對(duì)大腸桿菌表現(xiàn)出較好的抗菌性，且隨著梔子黃質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加不斷增強(qiáng)。媒染劑的加入可以有效地增強(qiáng)染色純棉面料的防紫外和抗菌性能。