殼聚糖改性棉麻織物的茜草染色工藝研究

嚴(yán)曉慧(遼東學(xué)院 化工與機(jī)械學(xué)院，遼寧 丹東 118003)

0 引言

1 實(shí)驗(yàn)方法

棉麻纖維是應(yīng)用最廣泛的纖維素纖維之一，在一般情況下對堿是穩(wěn)定的，在堿中只發(fā)生膨化，不產(chǎn)生水解，常溫下不會(huì)對強(qiáng)力造成影響。

但是，如果暴漏在沒有陽光照射的空氣中時(shí)，堿將會(huì)對于纖維素的氧化產(chǎn)生催化作用，從而加快其內(nèi)纖維素的氧化和降解。棉麻混紡的纖維不僅價(jià)格便宜，并且保留了棉麻各自的特性，如環(huán)保，透氣，懸垂性好，穿著舒適。棉和亞麻的生產(chǎn)過程綠色自然且環(huán)保健康，棉麻織物是比較適宜于人體的一種貼身性紡織品[1]。

殼聚糖是僅次于纖維素的第二大自然資源[2]，它的分子結(jié)構(gòu)與纖維素相似，并且與大多數(shù)纖維素纖維具有良好的親和力。它可以通過氫鍵或共價(jià)鍵與纖維上的活性基團(tuán)結(jié)合。殼聚糖在溶液中帶正電荷，易于吸附在織物表面，這可以減少織物表面的負(fù)電荷，同時(shí)減少染色過程中纖維對染料的庫侖排斥力[3]。

茜草是一種歷史悠久的植物染料，它是一種媒染染料。茜草的色素屬于蒽醌結(jié)構(gòu)，它不是一種單一的化合物，而是一系列的同系物或同分異構(gòu)體。這些色素的結(jié)構(gòu)與其他現(xiàn)代的分散染料結(jié)構(gòu)類同，但又比其他分散染料多了一個(gè)羧基，因此，水溶性比其他分散型染料稍高，但仍然不易直接溶于乙醇和水，只能在高溫狀態(tài)下分散與水中[4-5]。

一般在使用天然植物染料染色時(shí)需要用媒染劑來提高染色性能，豐富色相，使用較多的是金屬媒染劑，能夠提高其染色牢度且成本較低，缺點(diǎn)是對人體健康存在潛在的影響，染色所剩的廢水若處理不妥當(dāng)還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。茜草染料對于纖維素纖維的附著率較低，染色時(shí)需要借助媒染劑來幫助染料上染，文章主要探究殼聚糖改性棉麻織物的茜草染色工藝。

1.1 茜草染料提取方法

(1)配備2 g/L的碳酸鈉溶液500 mL備用；

(2)取10 g茜草粉(經(jīng)過粉碎機(jī)粉碎的茜草根)加入500 mL燒杯之中；

(3)向燒杯中加入250 mL的碳酸鈉溶液；

(4) 將燒杯放入水浴鍋中加熱至95℃，并保溫45 min；

(5) 采集溶出液，抽濾并定容至250 mL，重復(fù)兩次。

1.2 殼聚糖改性方法

配制5%濃度的乙酸溶液，用5%的乙酸溶解殼聚糖，殼聚糖改性液的質(zhì)量濃度為15 g/L，然后將棉麻織物浸漬在該溶液中，用水浴鍋加熱，改性溫度為80℃，改性時(shí)間60 min，浴比1:50，然后取出烘干，得到殼聚糖改性的棉麻織物。

1.3 茜草染色實(shí)驗(yàn)

采用單因素實(shí)驗(yàn)法探索茜草染料染色的最佳工藝。浴比設(shè)定為1:50，通過改變茜草染料染液的濃度、振蕩染樣機(jī)溫度、染色時(shí)間和媒染劑的用量來確定茜草染色的最優(yōu)工藝條件。對改性前后的棉麻織物進(jìn)行對比染色，染色完成后，測試染色色深值、最大K/S值、摩擦及水洗牢度，根據(jù)測試結(jié)果確定茜草染料染色的最佳工藝。

2 結(jié)果與討論

2.1 染液濃度的影響

分別配制0.2%、0.4%、0.6%、0.8%濃度的茜草染液，對殼聚糖改性后的棉麻織物進(jìn)行染色，浴比1:50、染色溫度65℃，時(shí)間90 min。通過對比染色的色深值，可以發(fā)現(xiàn)隨著茜草染液濃度的上升，棉麻織物對于茜草染料的上染率有不同程度的提升，因此，改性棉麻織物對茜草染料的上染率隨著染液濃度的增加是呈上升趨勢的。

2.2 染色溫度的影響

配制0.6%濃度的茜草染液五份，浴比1:50，將染色溫度分別設(shè)定為45℃、55℃、65℃、75℃、85℃，染色時(shí)間90 min。通過對比不同溫度下的棉麻織物染色后的色深值和最大K/S值可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的不斷升高，棉麻織物的色深呈現(xiàn)先下降后上升再下降的一個(gè)趨勢，如圖1所示?？梢钥闯鲕绮萑玖先旧淖罴褱囟葹?5 ℃，染色溫度繼續(xù)上升會(huì)使上染率下降。

圖1 染色溫度對K/S值的影響

2.3 染色時(shí)間的影響

配制0.6%濃度的茜草染液五份，浴比1:50，將染色時(shí)間分別設(shè)定為40 min、50 min、60 min、70 min、80 min，染色溫度60 ℃。通過對比不同染色時(shí)間后的棉麻織物的K/S值，可以得出結(jié)論：隨著染色時(shí)間的增加，茜草染料對于棉麻織物的附著率也在不斷的增加，但是增加的程度也越來越緩慢，最后趨于平穩(wěn)，染色達(dá)到平衡狀態(tài)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出，如圖2所示。茜草染料染色在60 min時(shí)的K/S值最大為1.399。

圖2 染色時(shí)間對K/S值的影響

2.4 媒染劑用量的影響

配制0.6%濃度的茜草染液五份，浴比1:50，染色時(shí)間60 min，染色溫度60℃。結(jié)束后調(diào)整媒染溫度為30℃，染色時(shí)間30 min，加入不同劑量的媒染劑0 g/L、0.1 g/L、0.2 g/L、0.3 g/L、0.4 g/L。通過添加不同劑量的媒染劑，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以得出，如圖3所示。隨著媒染劑用量的增加，茜草染料對于棉麻纖維的上染率增加，整體呈上升趨勢。在無媒染劑的條件下，茜草染料對于棉麻纖維的上染率較低。

圖3 媒染劑用量對K/S值的影響

2.5 染色牢度測試

染色牢度是指染色后的織物在使用或進(jìn)一步加工的時(shí)候，對抗外部因素的抵抗力，其中的檢驗(yàn)項(xiàng)目有耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度、耐干洗色牢度、日曬色牢度等，通常進(jìn)行色牢度試驗(yàn)時(shí)，是染色物的變色程度和對貼襯物的沾色程度，對色牢度評級，除耐光色牢度為八級外，其余均為五級。級數(shù)越高，表示色牢度越好。文章主要測試茜草染色棉麻織物的耐摩擦色牢度和耐洗色牢度。

經(jīng)上述測試結(jié)果得出：改性前，棉麻織物的耐摩擦牢度為2級，耐洗色牢度為2級，加入媒染劑之后，牢度提升為3級，而改性后，棉麻織物的耐摩擦牢度為3級，耐洗色牢度也為3級，加入媒染劑之后，色牢度可以提升至4級，通過對比改性前后的色牢度可以發(fā)現(xiàn)，改性后的棉麻織物的色牢度普遍強(qiáng)于改性之前。

3 結(jié)語

殼聚糖改性之后的棉麻織物和改性之前的棉麻織物做對比，改性之后的茜草染料的上染率優(yōu)于殼聚糖改性之前，色牢度方面較之改性之前也有不同程度的提升。改性之后的織物染色和未改性加媒染劑的織物作對比，提升不是特別明顯。在茜草染色的單因素實(shí)驗(yàn)中可以看出，茜草染液的濃度和棉麻織物的上染率成正比，濃度越高，染色效果越好。探討溫度對染色效果的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)在75 ℃時(shí)，茜草染液染棉麻織物的色深值最高，最佳工藝為：染色溫度為75 ℃、染色時(shí)間為60 min、媒染劑檸檬酸0.4 g/L。改性后媒染的棉麻織物對于茜草染料的吸附最好。

未改性的棉麻織物的耐摩擦牢度和耐皂洗牢度為2級，棉麻織物經(jīng)過殼聚糖改性后，其耐摩擦牢度為3級，耐皂洗牢度為3級，棉麻織物經(jīng)過殼聚糖改性后，其染色的色牢度會(huì)提高1～2級。