红蓼花染料对柞蚕丝织物的染色性能

红蓼花染料对柞蚕丝织物的染色性能于颖【摘要】从天然植物红蓼花中提取染料, 将该染料上染柞蚕丝绸织物. 通过单因素试验确定了直接染色最佳工艺条件. 对比分析了不同染色方法及媒染剂种类和用量对媒染织物色度指标值 (L*、 a*、 b*、c*、 h*及K/S)的影响 . 结果表明, 红蓼花染料可直接染色柞蚕丝绸织物; 各种媒染剂处理均可提高染色织物的染色深度. 与其它染色方法相比, 后媒染方法染色织物的K/S值较高 , 表现出了一定的优势,其中硫酸铝钾后媒染样品的色深值及染色牢度最佳 . 直接染色最佳工艺条件为: 染液浓度0 .60 A, 温度70 ℃, 时间60 min, 染液pH 4.5. 硫酸铝钾后媒染优化染色工艺条件为: 媒染剂用量5 g/L, 染液质量浓度0.5 A, 染色温度50 ℃, 染色时间45 min. 媒染样品的各项牢度可达3~4级.【期刊名称】《辽东学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(023)001【总页数】6页(P5-10)【关键词】红蓼花;染料;柞蚕丝绸;染色;媒染剂【作者】于颖【作者单位】辽东学院化学工程学院,辽宁丹东 118003【正文语种】中文【中图分类】TS193.62当今环保型染料已成为世界纺织品市场上对染料的一个基本要求。

由于天然植物染料具有无公害、绿色环保性和特殊的药用价值及自然芳香等特点，其应用和开发越来越受到人们的重视[1,2]。

天然植物染料的研究便成为一个有益于生态环境和人类服饰健康的课题，市场前景十分广阔[3-5]。

柞蚕丝是蛋白质纤维,具有优良的染色性能, 用天然植物染料染色柞蚕丝绸织物，不仅提高了产品的附加值及竞争力，同时实现了服装面料的纯天然化，无疑大有裨益[6]。

红蓼花为蓼科植物红蓼(学名Polygonum orientale L.)的花序，别名荭草花、水红花、狗尾巴花等，广泛分布于我国除西藏以外的各地区。

其花穗大且繁密红艳含有多种生理和药理活性的黄酮类化合物[7-11]、槲皮甙、有机酸等[12]，还含有丰富的红色素[13]，多用于酿酒业和制药业，而在织物染色方面尚未有研究报道。

为了更好地开发红蓼资源，充分利用其有效成分，本研究从红蓼花中提取红色染液用于改性丝绸织物的染色，通过考察染色效果，探讨其染色机理，优化了工艺参数，实现了红蓼花染料在丝绸织物方面的成功应用，为其开发提供参考依据。

1.1 材料与仪器织物：丝绸织物(柞蚕丝)药品：红蓼花(采自辽东学院农艺试验站)、环氧化合物(聚缩水甘油醚)、硫酸亚铁、硫酸铝钾、硫酸铜、重铬酸钾、氯化亚锡、冰醋酸、氢氧化钠(均为分析纯)、洗净剂209。

仪器：O IR NET X测色配色仪；SOTZ-24 振荡染色机；DHG-9070A 型恒温鼓风干燥箱；ZFJ-200型中草药粉碎机；723型分光光度计；ESZ-4精密电子分析天平；HH-4单列四孔水浴锅；pHS-25C 酸度计；LFY304纺织品耐摩擦牢度试验仪；SW-12耐洗色牢度试验机。

1.2 红蓼花染液的提取选取新鲜的红蓼花20 g，加400 mL蒸馏水于60 ℃浸提2 h,分离提取液，再在滤渣中加200 mL蒸馏水于60 ℃浸提1 h，过滤，合并2次提取液定容至600 mL，作为染液使用，浓度设为A。

1.3 柞蚕丝绸织物样品改性将市售水溶性环氧化合物药剂配制成5 %或10 %(o.w.s )溶液, 浴比1∶20, 将柞蚕丝绸织物在该溶液中于70 或80 ℃浸渍10～20 min, 然后水洗、烘干, 作为后面的染色试验织物[14]。

1.4 染色工艺直接染色：以红蓼花提取液作为染液对改性柞蚕丝绸织物染色。

染液浓度0.60 A，温度70 ℃，时间60 min，染液pp.5，浴比1∶40，水洗，晾干。

预媒染色:先将改性的柞蚕丝绸织物样品投入含3.0 g/L媒染剂的溶液中，于60 ℃下处理40 min，浴比1∶40，取出后再投入红蓼花染液中，按优化的直接染色工艺进行染色，水洗，晾干。

同浴媒染:直接将改性的柞蚕丝绸织物样品投入含有6.0 g/L媒染剂的红蓼花染液中, 按优化的直接染色工艺进行染色，水洗，晾干。

后媒染色:先将改性的柞蚕丝绸织物样品投入红蓼花染液中，再加入5.0 g/L媒染剂，继续染色45 min，水洗，晾干。

1.5 染色性能测试颜色特征值：测试染色后织物色深值K/S，明度值L*，红绿色值a*，黄蓝色值b*，艳度值c*，色相值h*，D65光源，10°视角。

染色牢度：耐摩擦牢度按照GB/T3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》耐皂洗牢度按照GB/T3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定。

2.1 红蓼花提取液吸光度的测定取5 mL提取液，在100 mL容量瓶中定容，在400~600 nm测定溶液吸光度. 得光谱特征曲线如图1所示，由图可知红蓼花提取液最大吸收波长在520 nm附近，吸光度值0.475。

2.2 直接染色工艺单因素试验2.2.1 染液质量浓度称取2.00 g改性的柞蚕丝绸织物各6份，在浴比1∶40，温度80 ℃，时间45 min，染液pH5.5条件下分别用0.15、0.30、0.45、0.60、0.75、0.90 A 的红蓼花染液对其染色，测定K/S值。

结果由图2可知，染色织物的K/S值随红蓼花染液用量的增加而增大，当染液质量浓度增加到0.60 A后，K/S值达到最大，随后变化很小。

说明当染液质量浓度达到一定值后，红蓼花染液上染逐渐接近饱和。

继续增大红蓼花染液质量浓度，对柞蚕丝绸织物的表观色深K/S值影响不大。

故选择染液质量浓度0.60 A较好。

2.2.2 染色温度称取2.00 g改性的柞蚕丝绸织物各6份，浴比1∶40，红蓼花染液浓度0.60 A，时间45 min，pH5.5，于40、50、60、70、80、90 ℃下对其染色，测定K/S 值。

结果如图3所示，当温度低于70 ℃时K/S值随温度的升高增幅趋势较大，70 ℃达到最大，之后呈下降趋势。

这是因为随着温度的升高染料分子的动能增加，吸附扩散速率也增大，提高了上染率[15]。

染料耐高温性较差，温度过高会分解变质，染色温度太高，也会造成柞蚕丝绸织物的损伤。

试验结果表明温度选择70 ℃有利于染料上染。

2.2.3 染液pH称取2.00 g改性的柞蚕丝绸织物各6份，浴比1∶40，红蓼花染液浓度0.60 A，时间45 min，温度70 ℃，于pH为2.5、3.5、4.5、5.5、6.5、7.5条件下对其染色，测定K/S值。

结果由图4所示，随着染液pH的增加，K/S值提高幅度较大，当pH值为4.5 时，织物得色最深，之后随着pH值增大K/S值呈下降趋势。

这是因为染液pH值不同，纤维上氨基、羧基的离解程度不同，使纤维所带电荷的性质和数量不同，导致染料对纤维的上染速率不同[16]。

pH值过小不易匀染，红蓼花染液也会因其组分的溶解度下降而出现浑浊现象，对柞蚕丝绸织物也会造成损伤，致使K/S值较小；pH大于4.5，纤维表面所带负电荷增加，上染斥力增加也会使K/S值变小。

因此染液pH选择4.5比较合适。

2.2.4 染液时间称取2.00 g改性的柞蚕丝绸织物各6份，浴比1∶40，温度70 ℃，红蓼花染液浓度0.60 A，染液pp.5，在时间为15、30、45、60、75、90 min条件下对其染色，测定K/S值。

结果从图5可见，随着染色时间的延长，染色柞蚕丝绸织物的K/S值逐渐升高，到60 min时达到最高，然后趋于平缓。

这是由于染色时间的延长可以提高匀染效果，在染色初始阶段，染料的上染通常以吸附为主，扩散不多，因此织物的表观色深K/S值较低。

继续延长染色时间K/S值升高，随后上染逐渐接近饱和K/S值变化较小，因此染色时间选择60 min比较合适。

综合上述结果，红蓼花天然染料直接染色柞蚕丝绸织物的优化工艺为：染液浓度0.60 A，温度70 ℃，时间60 min，染液pp.5。

2.3 媒染染色试验2.3.1 媒染剂及染色方法对染色效果的影响选用不同的媒染剂和染色方法，对柞蚕丝绸织物进行染色。

织物K/S值如表2所示，采用媒染工艺所染得的柞蚕丝绸织物表面色深度要显著高于无媒染色工艺。

三种媒染工艺中后媒染色>预媒染色>同浴媒染色，这是因为预媒染法染色工艺易造成产品染花、摩擦牢度差等问题；同浴媒染法红蓼花染料易与媒染剂生成不溶物，影响染料上染织物；后媒染色更有利于较高浓度的红蓼花染料吸附在织物上，大大提高染料的固着率，所以染色后织物的K/S值很高。

媒染剂有效增加了织物的染色深度，这主要是由于金属离子与红蓼花络合机理不同,它们与染料色素形成络合物而固着在纤维上, 加强了染料与纤维的结合。

不同的媒染剂和染色方法染色柞蚕丝绸织物的颜色特征值差异较大。

考虑到氯化亚锡和重铬酸钾对环境会造成污染，而硫酸铝钾后媒染染色中织物K/S值提高幅度最大，又环保，故选择硫酸铝钾后媒染对柞蚕丝绸织物进行媒染染色。

2.3.2 铝盐后媒染正交试验选择染色时间、染色温度、媒染剂用量、红蓼花染液质量浓度4个因素进行正交试验，每个因素选择3个水平，试验结果见表3。

4个因素对染色柞蚕丝绸织物K/S值影响的顺序为媒染剂用量>染液质量浓度>染色时间>染色温度。

媒染剂的用量对K/S影响最大。

为了进一步了解媒染剂对染色的影响，进行了媒染剂的用量对K/S影响的单因素试验。

结果由表4可以看出，当媒染剂用量为5 g/L时，K/S值达到最高，继续增加媒染剂用量，K/S值下降。

随着媒染剂用量的增大，明度值L*逐渐下降，红光a*值先增大后减小，黄光b*值也差异较大。

这是因为随着媒染剂用量的增加, 上染到织物上的染料量也增多，K/S值逐渐增加，织物的颜色不断加深。

当媒染剂质量浓度超过一定值后，铝盐更容易与染料分子络合，削弱了染料与纤维的亲和力，使织物表面的染料量减少, 从而降低了媒染效果，造成K/S值下降。

因此染色时选择媒染剂用量为5 g/L。

综合分析得出铝盐后媒染的最佳工艺为：媒染剂用量5 g/L，染液质量浓度0.5 A，染色温度50 ℃，染色时间45 min。

2.4 色牢度测试从干摩擦牢度、湿摩擦牢度、皂洗牢度[17]等方面综合评价红蓼花染料染色后的牢度,试验结果见表5。

与无媒染色相比铝盐后媒染对染色织物的各项牢度起到了明显改善作用。

这是由于金属媒染剂与红蓼花染液、纤维形成络合物，封闭了染料的水溶性基团之故，在天然类染料中，已经达到了较好的效果。

1.红蓼花染液对柞蚕丝绸织物直接染色的最佳工艺为：染液浓度0.60 A，染色温度70 ℃，染色时间60 min，染液pp.5，浴比1∶40。

媒染工艺使红蓼花染色柞蚕丝绸织物的K/S值显著提高，其中以铝盐后媒染最高。