棉织物的天然染料媒染工艺研究_张建波

文章编号: 1000- 4017( 2005) 16- 0008- 04
M ordan t dyeing of cotton fabric w ith natural dyestuffs
ZHANG Jian-bo1, WANG Sheng-x ia2, W ANG B ing1, ZHU P ing1
将润湿的织物放入含有天然植物染液的染浴中, 于 90 染 60 m in; 然后降温至 70 , 加入媒染剂再升 温至 90 , 染色 30 m in, 取出后处理。 2. 4. 4 轧染法染色
浸轧媒染液 ( 二浸二轧, 轧余率 80% )→烘干→染 色→后处理 2. 5 染色性能测试
2. 5. 1 表观得色量 ( K /S ) 采用 Dataco lo r电脑测色仪, 在同一波长下测染色
( 预媒、同浴、后媒染色法 )工艺对棉织 物染色, 并 与其 它媒染 剂 ( 单宁 酸、硫酸 亚铁、明矾 )作 比较。 结果表
明, 采用稀土媒染轧染工艺效果较好, 文中给出了天然染料用稀土媒染棉织物的染色工艺条件。
关键词: 轧染; 媒染剂; 稀土; 天然染料; 棉织物
中图分类号: TS193 53
文献标识码: A
黄色 2. 32 浅紫红 5. 25 深紫红 9. 15
性络合物而固定在纤维上; 在同浴染色时, 染料分子与
金属离子在水溶液中易结合成不溶性的络合物, 导致 染浴中染料分子浓度降低; 而在预媒染色中, 一些媒染
剂会从织物上剥落下来进入染浴, 在染浴中与染料分
子形成不溶性络合物。总之, 后两种方法都会降低有 效染料分子浓度。
准确称取 5 g商品茶叶加入 100 mL 蒸馏水中, 在 100 恒温水浴锅 中搅拌加 热, 分 别萃取 30、60、90、 120 m in后静置 24 h; 过滤, 滤液即可用作染液。 2. 4 染色
直接以提取物为染液, 浴比 1 30, 另用稀土、单宁 酸、硫酸亚铁、明矾为媒染剂, 按直接染料染色方法进 行常规染色。 2. 4. 1 预媒法染色
配位作用外, 还具有类电解质的作用, 并与食盐的促染 作用存在加和性。因此, 在天然染料染色过程中, 通过 染料-稀土-纤维之间的相互作用, 形成了稳定的三元或 多元络合物, 从而获得较好的染色效果。 1. 2. 2 单宁酸媒染机理
单宁酸作为媒染剂对织物进行媒染染色, 是天然 染料-单宁酸-织物 三者之间形成稳 定络合物的过 程。 单宁酸的结构如下:
8
紫苏和甘蓝 ( 本试验用红紫苏和 红甘蓝 ) 均属于 花青素色素, 分子结构为:
1. 2 媒染机理 1. 2. 1 稀土媒染机理
稀土元素作为媒染剂对织物进行媒染染色, 是天 然染料 - 稀土 - 织物三者之间 形成稳定络合 物的过 程, 其中稀土离子起络合作用, 它作为中心离子与作为 配位体的带负电的染料阴离子络合, 配位数大多为 6, 具有形成络合物的强烈倾向。稀土除具有较强的络合
对棉织物采用不同的染色方法、不同的媒染剂 ( 浸 染时稀土量 1 g /L, 其它媒染剂均为 5 g /L。轧染时稀 土量 10 g /L, 其它媒染剂用量均为 20 g /L )进行染色, 试验结果见表 2。
由表 2知, 轧染法的效果明显好于浸染 ( 预媒、同 浴、后媒法 ), 得色量最高。这是由于金属离子对纤维 素纤维无亲和力, 采用轧染的方法能将其挤入织物的 组织空隙中, 使金属离子均匀分布在织物上, 在以后的 染色中, 金属离子-染料-纤维三者之间相互作用形成稳 定的络合物, 从而获得较好的效果。
浅棕 0. 92 浅紫红 5. 60 浅紫红 5. 28
灰棕 2. 57 紫色 7. 96 紫红 7. 99
黄色 1. 35 浅紫红 4. 15 浅紫红 4. 87
轧染法染色
深棕 8. 31 紫色 10. 80 深紫红 11. 68
棕色 3. 17 紫色 5. 86 深紫红 8. 52
深棕 2. 97 深紫 11. 22 深紫红 10. 23
( 1. Q ingdao Un iver sity, Q ingdao 266071, China; 2. Q ingdao M ay tex Co. , Ltd. , Q ingdao 266031, China)
Abstrac t: The dye ing p rope rties o f natu ra l dyestu ffs extracted from g reen tea, purp le pe rilla, w ild cabbage are stud ied. Pad and exhaust dye ing p rocesse s a re carried out w ith d iffe rent m o rdan t such as tann in, iron su lfite, a lum and ra re ea rth ( the m o rdan t m ay be added befo re, during o r afte r the dye ing process to the textile) . Resu lts show tha t the dye ing s using na tu ra l dye stuff w ith rare ea rth as m o rdan t featu re enhanced dye dep th and co lo r fastness. In add it ion, the op tmi um cond it ions fo r cotton pad dye ing using rare earth as m o rdan t we re de fined. K ey word s: pad dye ing; m o rdan t; ra re ea rth; natura l dyes; co tton fab ric
0 前言
大多数天然染料 对纤维没有 直接性或 直接性较 小, 必须藉媒染剂一起才能固着在纤维上, 严格来说, 它们大多属于媒染染料。在传统的媒染工艺中, 常用 的媒染剂大多为含重金属离子化合物, 如 Cu、F e、C r离 子等。由于纺 织品中重金属 离子含量受环 保生态限 制, 因此, 选用新的媒染剂取代传统的重金属离子, 是 目前发展纺织品生态加工的一项重要内容。
印 染 ( 2005 N o. 16)
www. cdfn. com. cn
棉织物的天然染料媒染工艺研究
张建波1, 王升霞 2, 王 炳1, 朱 平 1
( 1. 青岛大学, 山东 青岛 266071; 2. 青岛美好巾被股份有限公 司, 山东 青岛 266031)
摘 要: 以稀土为媒染剂, 研究了 绿茶、紫苏、甘蓝等天然 染料对棉 织物的 染色工 艺。采用轧 染法和 浸染法
浅黄
1. 13 浅紫红 3. 92 浅紫红 4. 23 同浴法染色
浅棕 0. 98 浅紫红 4. 98 浅紫红 4. 29
浅棕 1. 21 浅紫红 3. 56 浅紫红 3. 28
灰棕 2. 07 浅紫 4. 69 浅紫红 5. 16
浅黄 1. 08 浅紫红 3. 86 浅紫红 2. 89
后媒法染色
棕色 3. 40 紫红 7. 80 紫红 8. 76
比较三种浸染染色法, 发现后媒法颜色最深, 预媒 法次之, 同浴法最低。这可能是由于在后媒染色中, 吸 附到纤维上的染料分子立即 ( 2005 N o. 16)
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表 2 天然染料染棉的 K /S 值
媒染剂
稀土 单宁酸 硫酸亚铁
明矾
稀土 单宁酸 硫酸亚铁
比较媒染剂稀土、单宁酸、硫酸亚铁、明矾的 K /S
值发现, 稀土的得色量高于其它媒染剂。尤其是在轧
染工艺中, 既可得到较深的颜色, 又可避免传统的媒染 剂对环境带来的污染, 故选择稀土做媒染剂, 采用轧染
法工艺研究天然染料对棉织物的染色工艺。
3. 3 最佳染色工艺条件选择 3. 3. 1 染色温度对颜色深度的影响
明矾
稀土 单宁酸 硫酸亚铁
明矾
稀土 单宁酸 硫酸亚铁
明矾
绿茶
紫苏
甘蓝
织物颜色 K /S 织物颜色 K /S 织物颜色 K /S
预媒法染色
棕色 2. 53 浅紫红 5. 28 紫红 6. 39
浅棕 0. 85 浅紫红 4. 28 浅紫红 4. 80
灰棕 2. 18 浅紫 5. 83 浅紫红 5. 86
2 试验材料和方法
2. 1 试验材料 15 / 15 524 /283漂白棉布; 氯化稀土 ( 青岛青大格
林化工科技有限公司 ); 单宁酸 ( 天津市广成化学试剂 厂 ) ; 甘蓝、紫苏 ( 青岛大学色素研究所 ) 2. 2 试验仪器
PH S-25型 酸 度计 ( 上 海虹 益 仪 器厂 ) ; Data flash 110测色系统 ( Dataco lo r公司 ); LFY-304摩 擦色牢度 试验仪 ( 温州大荣仪器仪表有限公司 ) 2. 3 绿茶染液的提取
后织物的 K /S 值。 2. 5. 2 摩擦牢度
染色 后 织 物 用 摩 擦 牢 度 试 验 仪, 按 照 GB /T 3920 1997 进行测试, 随后采用评定变色用灰色样卡 ( GB /T 251 1984) 进行评级。 2. 5. 3 耐洗牢度
将染色织物在浓度为 5 g /L 的肥皂溶液中 皂洗, 温度为 95 , 时间 30 m in, 浴比 50 1; 取出水洗, 烘干。 而后用评 定变色用灰色样卡 ( GB /T 251 1984) 进行 评级。
浸轧媒染液 ( 稀土 10 g / L ) → 烘干→ 染色 [ 浴比
1 30, 分别在不同温 度下染 60 m in, 绿茶 pH = 8( 紫
本课题以稀土作为媒染剂, 研究茶叶、紫苏、甘蓝三种 天然染料对棉织物的染色工艺, 分析稀土的媒染原理, 并 与其它媒染剂如单宁酸、硫酸亚铁、明矾作了比较。
1 天然染料的化学结构及媒染机理
1. 1 化学组成 本研究采用茶叶、紫苏、甘蓝作为天然染料, 其中
茶叶属于类黄酮类化合物, 分子结构为:
收稿日期: 2004 - 10- 08 作者简介: 张建波 ( 1964 - ) , 女, 青岛大学化工学院副教授, 主要从事轻 化工专业的教学和科研工作。
将润湿的织物放入含媒染剂的溶液中, 于 60 处 理 45 m in后取出; 再投入 含有天 然植 物染液 的染浴 中, 于 90 染 60 m in, 取出后处理。 2. 4. 2 同浴法染色
将润湿的织物放入含媒染剂和天然植物染液的染 浴中, 于 90 染 60 m in, 取出后处理。 2. 4. 3 后媒法染色
O H C CH CH CH CH CH 2
OR OR OR OR
OR
棉织物的天然染料媒染工艺研究
印 染 ( 2005 No. 16)
( R=
OH OH
O OH CO
OH )
OH
由于单宁酸含有多个 - OH, 容易与纤维素纤维之 间以氢键、范德华力结合。 1. 2. 3 硫酸亚铁、明矾媒染机理
用金属作为媒染剂对织物进行媒染染色, 天然染 料 - 金属 - 织物三者之间可形成稳定的络合物。 F e2+ 与配位体生成络合物时, 可以容纳配位体中 4对未共 用电子。A l3+ 与配位体生成络合物时, 可以容纳配位 体中 6对未共用电子。
3 结果与讨论
3. 1 染料的最大吸收波长 以茶叶为例, 将萃取液稀释 200倍后, 测其最大吸
收波长, 结果见表 1。
表 1 茶叶最大吸收波长的测定
/ nm A (吸光度 )
320 1. 528
340 1. 310
380 1. 016
390 0. 403
由表 1知, 茶叶在可见光区内找不到最大吸收波 长, 最大吸收波长可能在紫外光区内。由于茶叶的萃 取方法、萃取时间、放置时间不同都会影响到最大吸收 波长, 还有大多数植物染料 ( 除红花栀子、蓝草外 ) 都 是多色性染料, 因此不易准确测出最大吸收波长, 由此 测定的上染百分率就会与实际不符。另外, 试验也发 现茶叶、紫苏、甘蓝这三类天然染料在可见光波长内都 找不到最大吸收波长, 所以本试验采用测定 K /S 值来 比较染后织物的颜色深度。 3. 2 媒染方法的选择