天然植物染料黄连在毛织物染色中的应用

第 20 卷 第 2 期 2007 年 2 月
武汉科技学院学报
JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND ENGINEERING
Vol.20 No.2 Feb. 2007
天然植物染料黄连在毛织物染色中的应用
柯贵珍 1,2，潘锦标 1，于伟东 2, 1，徐卫林 1
2
武汉科技学院学报
2007 年
（2）直接染色单因素试验
分析直接染色中各因素对黄连染色毛织物色差的影响，具体试验方案如表 2 所示。
表 2 直接染色单因素实验设计
不等因子 1
2
3
4
56
同等因子
时间(min) pH 值 温度(℃) 浓度 浴比
时间(min) 10 20 30 40 50 60 -
6.5 70
液进行染色。 根据正交试验及单因素试验的结果，直接染色的适宜方案为：pH7；时间 50min；温度 70℃；浓度为 X。
2.3 预媒染染色工艺的选定 预媒染正交试验结果及其直观分析如表 5 所示。 从表中的结果可以看出，温度是影响三种媒染剂预媒染效果的最显著因素，预媒处理时间和媒染剂用量次
之。对于铁盐和铝盐，媒染时间较媒染剂用量的影响显著，铜盐则反之。相对铝盐和铜盐而言，铁盐的增深效 果较明显。预媒染染色的最佳工艺条件为：
时间 /min
媒染剂用量 /％，o.w.f
1 2 3 1 2 3 1 2 3
40.747
1 2 3 2 3 1 3 1 2
40.790
39.417
41.040
41.087 1.670 40.293 40.453 40.727 0.434 41.613
39.420 1.620 40.290 40.590 40.593 0.303 42.163
2007 年
色差△E
铝盐
39.38 39.87 40.42 41.10 40.96 40.96 40.4 40.53 40.80
铜盐
40.93 40.80 41.06 42.01 40.87 42.39 41.90 43.17 43.18
因素 直接染 预媒染
铁盐 铝盐 铜盐
表 6 直接染色与预媒染染色毛织物的颜色特征值
1 实验部分
1.1 试验材料 织物：羊毛织物（斜纹，200g/m2） 药品：黄连，硫酸氢钠，醋酸，硫酸铜，硫酸亚铁，硫酸铝钾。
1.2 仪器 UV-2550 型紫外可见光分光光度计（带积分球和色彩软件），SW－8A 耐洗色牢度试验机，Y571 耐摩擦牢
度测试仪。 1.3 试验方法 1.3.1 染液提取
42
41
40
39
10
20
30
40
50
60
时 间/min
图 2 染色时间对色差的影响
2.2.2 染色时间对色差的影响 染色时间对黄连染色毛织物的颜色特征值的影响如图 2 所示。 从图中可以看出在开始 30min 内，色差变化较大，随后则趋向于平稳。该结果表明黄连对毛织物的直接性
较好，上染较快，可在较短的时间内达到上染平衡。 2.2.3 染色温度对色差的影响
21.387
36.813
1 2 3 2 3 1 3 1 2 27.063
26.127
23.617
18.206
3.446
染色时间
1 2 3 3 1 2 2 3 1 24.050
28.417 24.340
4.367
色差△E
16.1 22.31 31.15 19.46 19.44 42.68 20.26 22.41 36.61
2/3 X
1/2 X
2/3 X
5/6X
X
浓度
图 4 染色浓度对色差的影响
2.2.4 染液浓度对色差的影响 在本试验中，染液浓度对染色结果的影响相对较小，不同染色浓度下的色差值（△E）如图 4 所示。 由图 4 可知，随着染液浓度的增加，织物的色差也逐渐增大，因此，在本试验条件中应选取浓度为 X 的染
X 1：200
pH 值
2
4
6.5 8
10 - 30
-
70
X 1：200
温度(℃) 40 50 60 70 80 90 30
6.5 -
X 1：200
浓度
1/6X 1/3X 1/2X 2/3X 5/6X X 30
6.5 70
- 1：200
1.3.3 预媒染染色 分别以硫酸亚铁（铁盐），硫酸铝钾（铝盐），硫酸铜（铜盐）为媒染剂，对毛织物进行预媒染染色，各媒
上述正交试验分析表明，pH 值对染色的影响最大，对其作单因素分析，结果如图 1 所示。 由图 1 看出染液的酸碱性对染色结果影响非常显著，碱性条件更有利于黄连对毛织物的上染，但考虑到蛋 白质纤维的耐碱性差，染液的 pH 值不宜过高。
△E △ E□
45
40
35
30
25
20
15 2
4
6
8
10
pH值
图 1 pH 值对色差的影响
2 结论与讨论
2.1 直接染色工艺的选定 黄连直接染色的正交试验结果如表 4 所示。
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
K1
K2
K3 R
温度
1 1 1 2 2 2 3 3 3 23.187
27.193 26.427
4.006
表 4 直接染色结果直观分析
pH 值
浓度
1 2 3 1 2 3 1 2 3 18.607
4
武汉科技学院学报
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
铁盐
K1
K2
K3
R
铝盐
K1
K2
K3
R
铜盐
K1
K2
K3
R
温度 /℃
1 1 1 2 2 2 3 3 3 43.637
37.567 40.047 6.070 39.890
41.007 40.577 1.117 40.930
41.757 42.750 1.820
表 5 预媒染染色结果直观分析
（2）预媒染试验中，温度是影响染色结果的的最显著因素；铁盐，铝盐和铜盐对应的最佳染色温度分别为： 50℃，70℃和 90℃
（3）媒染剂，尤其是铁盐，对黄连染毛织物有明显的增深效果。 （4）直接染色和预媒染染色织物的摩擦牢度较好，皂洗牢度较低，媒染剂对皂洗牢度的改善程度不高。
参考文献：
[1] 余志成，周秋宝. 五倍子色素对真丝的染色机理及性能研究[J]. 纺织学报，2003，24（3）：187-189. [2] 陈建国. 我国民族植物色素的应用[J]. 中国野生植物资源，2000，19（2）：21-24. [3] D. Cristea，G. Vilarem. Improving light fastness of natural dyes on cotton yarn[J]. Dyes and Pigments，2006，71：39-46. [4] 王浴生，邓文龙，薛春生.中药药理与应用: 第 2 版[M]. 北京：人民卫生出版社，1995. [5] 孙云嵩. 黄色植物染料及染色[J]. 丝绸，2003，（1）：31－33.
Application of natural plant dye rhizoma coptidis in dyeing of wool fabric
KE Gui-zheng 1,2，PAN Jin-biao1，YU Wei-dong2,1，XU Wei-lin1
染剂预媒处理的正交试验方案如表 3 所示，其他染色条件同优选出的直接染色。
因子水平
1 2 3
表 3 预媒处理正交试验表
因
素
温度（℃）
时间
50
30
70
50
90
70
媒染剂用量（%，o.w.f）
3 6 9
1.3.4 颜色特征值的测定 颜色特征值用带积分球和色彩分析软件等附件的 UV-2550 型紫外可见光分光光度计测定。ΔE 值表示色差
41.613 42.210 0.597
41.997 41.277 0.886
铁盐
43.33 43.57 44.01 39.22 34.56 38.92 39.69 40.12 40.33
（1）铁盐：50℃；70min；6%FeSO4（o.w.f）； （2）铝盐: 70℃；70min；9%KAl(SO4)2 ⋅12H2O（o.w.f）； （3）铜盐：90℃；70min；6%CuSO4 3％（o.w.f）。 2.4 染色方法对颜色特征值的影响 比较最佳方案下染色样品的颜色特征值，结果如表 6 所示。
5
从表中可以看出，黄连染色毛织物的耐摩擦牢度均可达到国家标准的要求，但皂洗牢度普遍较低，仅媒染 织物的沾色牢度及铜盐媒染织物的变色牢度提高了些许。这与黄连与毛纤维的结合情况，染色织物上浮色的多 少，以及染料渗透的均匀程度有关。
3 结论
（1）直接染色试验中，pH 值对染色结果影响最大，pH 值越高，染色织物的颜色越深浓；黄连对毛织物的 上染较快。
关键词：天然染料；黄连；毛织物；染色
中图分类号：TS193.8
文献标识码：A
文章编号：1009－5160(2007)－0001－05
在人类环保及保健意识逐渐增强的今天，天然染料再次走入人们的视野[1~3]。天然植物药黄连既是著名的中 草药，也是常用的黄色植物染料。黄连的根茎中含有多种生物碱，其中的主要成分为小檗碱(berberine)，属于季 铵类生物碱，是黄连药效和色素的主要来源[4,5]。本文就以黄连提取液染羊毛织物，通过直接染色和预媒染染色 的正交试验，及直接染色的单因素试验，分析影响黄连染色效果的主要因素，以确定合适的染色方法。
不同染色温度对染色也有相当的影响，测试结果如图 3 所示。 图 3 表明，当染色温度达到 60℃时，随温度增加，染色织物的色差逐渐降低，因此，可在较低的温度下进 行染色。
44
45
42
40
40
35
△E △E
38
30
36
25
34
40
50
60
70
80
90
染色温度/℃
图 3 染色温度对色差的影响
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1/6 X
称取 5g 黄连，浸泡 60min，加水 500mL 煎煮 50min 后过滤，将滤渣加等量的水再煎煮一次，过滤，合并 两次滤液，加水定容至 1400mL 作为染液备用，该染液的浓度定为 X。 1.3.2 直接染色
（1）直接染色正交试验 按表 1 三水平进行 L9（34）正交试验，浴比为 1：200，根据染色织物的色差选取直接染色的最佳工艺。
最佳条件下直接染色和预媒染染色织物的耐摩擦牢度和皂洗牢度如表 7 所示。
染色类型
直接染 铁盐
预媒染 铝盐 铜盐
表 7 染色织物的色牢度
皂洗牢度
干摩擦
变色
沾色
沾色
变色
1－2
1—2
4—5
4—5
1—2
2－3
4
4
1—2
2
4
3—4
2
2
4—5
4
湿摩擦
沾色
变色
4
4
4—5
3
3—4
3
4—5
4
第2期
柯贵珍，等：天然植物染料黄连在毛织物染色中的应用
（1 武汉科技学院 纺织与材料学院，湖北 武汉 430073；2 东华大学 纺织材料与技术实验室，上海 201620)
摘 要：用黄连提取液染羊毛织物，通过正交试验确定了直接染色和预媒染染色的最佳工艺条件，并
分析了各染色条件对黄连染毛织物的色差值的影响。色牢度测试表明黄连染毛织物的耐摩擦牢度较好，
皂洗牢度较差。
水平 1 2 3
温度（℃） 50 70 90
表 1 直接染色正交试验表
pH 值
浓度
5
X
6
2/3 X
7
1/3 X
染色时间（min） 30 50 70
收稿日期：2006-10-28 作者简介：柯贵珍（1976-），女，讲师，博士研究生，研究方向：功能纺织品与新型整理技术. 基金项目： 湖北省教育厅资助项目（项目编号：D200617003）.
大小；L*代表明度值大小；c*代表彩度值大小,值越大说明颜色越纯；a* 代表偏红或偏绿值大小（+a*，偏红； -a*，偏绿）；b*代表偏黄或偏蓝值大小(+b*，偏黄；-b*，偏蓝)； H0 代表色相角。 1.3.5 色牢度测定
染色毛织物的摩擦牢度按 GB/T 3920－1997 测定，皂洗牢度按 GB/T 3921.1－1997 测定。
直观分析结果表明，在直接染色试验中， pH 值的影响最显著，而染色时间，温度和浓度则差异不大。小檗 碱为季铵盐型阳离子染料，在染浴中可与带负电荷的纤维形成盐式键结合，随着染液酸性减弱，羊毛织物表面
第2期
柯贵珍，等：天然植物染料黄连在毛织物染色中的应用
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的负电性增加，从而能吸附更多的染料，导致织物的颜色深度增加。 2.2 直接染色单因素分析 2.2.1 pH 值对色差的影响
L*
a*
b*
△E
c*
75.32
3.54
40.80
31.15
40.95
63.60
11.29
48.43
44.01
49.73
68.35
8.50
48.14
41.10
48.88
60.06
6.37
45.Baidu Nhomakorabea7
42.39
46.02
H0 85.04 76.87 79.98 82.04
表 6 中的结果表明媒染剂对黄连染毛织物有明显的增深效果（色差值ΔE 明显增加）。各预媒染织物的偏红 值 a*均增大，尤其是铁盐媒染织物。另外，经过预媒处理后，彩度值 c*，偏黄值 b*都有所增加，而明度值 L* 和 色相角 H0 呈减小趋势。 2.5 色牢度测定