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茶树染料在丝绸染整的运用

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本文作者:陈文丽1蒋海华1,2汪媛1纪俊玲1作者单位:1常州大学石油化工学院2张家港金陵纺织有限公司

染料制备

茶树果壳洗净,晾干,机械粉碎;以酒精为溶剂,固液比1∶50,80℃恒温提取,重复提取三次;过滤,浓缩,干燥,即得深棕色茶树果壳植物染料粉末。

试验方法

1直接染色

处方

茶树果壳染料/%(omf)5

浴比1∶100

pH值3~4

温度/℃90

时间/min60

2媒染染色

预媒染媒染剂x%,温度60℃,时间30min,浴比1∶100;再按1.3.1节工艺染色。同浴媒染媒染剂x%,茶树果壳植物染料5%(omf),温度90℃,时间60min,pH值3~4,浴比1∶100。后媒染先按1.3.1节工艺染色;媒染剂x%,温度60℃,时间30min,浴比1∶100。

测试方法

1茶树果壳植物染料上染率

在最大吸收波长360nm下,采用722N型可见分光光度计测试染液的吸光度,按式(1)计算吸尽率E:(略)。

2K/S值和颜色特征值

在SF600型电脑测色配色仪上,采用D65光源,10°视场,试样折叠4层,测定染色织物的颜色特征值L*、a*、b*和K/S值。其中:L*值减小,说明织物颜色加深;a*负值越大,色光越偏绿光;b*值为正偏黄光,为负偏蓝光。

3色牢度

耐摩擦色牢度按GB/T3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定;耐皂洗色牢度按GB/T3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定;耐光色牢度按GB/T8426—1998《纺织品色牢度试验耐光色牢度》测定。

结果与讨论

1茶树果壳植物染料直接染色工艺优化

1)pH值

改变染色pH值(2、3、4、5、6、7),按1.3.1节工艺采用茶树果壳植物染料对真丝染色,pH值对茶树果壳植物染料在真丝上染色性能的影响见图1。由图1可知,pH值对茶树果壳植物染料在真丝上的吸附影响较大。pH值在2~4时,上染率较高。真丝外层的丝胶在pH值<2.5或pH值>9时溶解率较高;真丝的等电点在3.9~4.4,此时丝胶的溶解度最低[9]。丝胶溶解度过高,会导致真丝手感粗糙发硬,色牢度也会相应下降[10],而且过高的pH值对设备的腐蚀严重,所以染色pH值最好控制在2.5~4.4。由图1可知,pH值在2~3时上染率相近且最高,pH值在3~4时上染率稍有降低。为了得到较深的色泽和良好的牢度,pH值以选取3为宜;如果想要保持最好的织物牢度,也可以将pH值控制在4。

2)染色温度

改变染色温度(40、50、60、70、80、90℃),按1.3.1节工艺采用茶树果壳植物染料对真丝染色,研究温度对植物染料在真丝上染色性能的影响(见图2)。由图2可知,随着温度的升高,茶树果壳植物染料的上染率逐步上升,在80~90℃上升速度最快,之后趋于平缓。高温可以得到较高的上染率和较深的色泽,但是过高的温度会加快丝胶的溶解,影响织物的手感和牢度。蚕丝的质量损失会随着温度的升高而上升,当温度达到95℃以上时,丝胶迅速溶解。若温度达到100℃以上,除了因沸腾使织物相互摩擦而造成擦伤和起毛外,还会引起丝素的泛黄和损伤。为了得到较深的色泽和良好的光泽与牢度,染浴温度宜设定为90℃。

3)染色时间

改变染色时间(30、40、50、60、70、80min),按1.3.1节工艺对真丝染色,研究染色时间对茶树果壳植物染料在真丝上染色性能的影响,结果见图3。由图3可知,茶树果壳植物染料的吸附速率较快,在50min处达到最高,之后缓慢降低。这可能是由于其色素分子较小,容易在真丝纤维内扩散。染色时间超过50min之后,随着时间的增加,上染率缓慢降低,可能是由于当色素的吸附达到饱和之后,进一步延长染色时间会使色素从纤维上解离下来。因此,最佳染色时间设定在50min,生产中可根据染料用量不同适当微调。

4)茶树果壳植物染料用量范围的优选

分别选取1%、3%、5%、7%、9%、11%、13%、15%、17%、19%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%的染料浓度,按1.3.1节进行试验。随着茶树果壳植物染料浓度的增加,其上染率和K/S值的变化见图4。由图4可知,随着茶树果壳植物染料用量的增加,上染率初始缓慢下降,至用量超过15%之后,上染率急剧下降,并一直保持下降的趋势;K/S值则随染料用量增加,初始急剧增大,至用量增加到15%左右时,出现拐点,增幅变缓,虽然色深依旧在增加,但增幅相当小,而且此时的上染率开始不断地减小,染料浪费严重,所以,茶树果壳植物染料的建议用量为1%~15%。

2茶树果壳植物染料媒染染色

1)媒染方法的筛选

分别采用预媒染、同浴媒染和后媒染三种染色工艺,以FeSO4、CuSO4和KAl(SO4)2为媒染剂,按1.3.2节工艺(媒染剂用量为对织物重10%)对真丝进行染色,结果发现后媒染法得色最深,预媒染稍浅,二者得色深度相比于同等条件下的直接染色均有所提高。同浴媒染时,金属离子与染料发生了络合,生成絮状沉淀,Cu2+、Al3+为红棕色沉淀,Fe2+为棕灰色沉淀,因此,同浴媒染法不适用。

2)茶树果壳植物染料媒染剂的筛选

选取硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸铝钾和柠檬酸[11]等四种媒染剂,媒染剂用量为对织物重10%,染色真丝的各项色牢度如表1所示。由表1可知,相对于直接染色,用KAl(SO4)2和柠檬酸为媒染剂,染后色深提高不大,甚至出现变浅现象,不适合作为茶树果壳植物染料染色用媒染剂。以FeSO4作媒染剂可染得深棕灰色,以CuSO4作媒染剂可染得黄棕色,色深均大幅度提高,各项色牢度提升0.5~1级,且后媒染牢度比预媒染好。综上所述,选择FeSO4与CuSO4为媒染剂。

3)媒染剂用量及媒染方法的优选

分别采用不同用量的FeSO4与CuSO4对真丝进行媒染染色,结果如图5所示。由图5而知,以FeSO4为媒染剂的色深比CuSO4高,且后媒染法略高于预媒染法,两种媒染剂用量均在4%时达到一个最佳值。

4)FeSO4与CuSO4后媒染真丝的颜色特征值

采用上述最佳工艺,以FeSO4与CuSO4为媒染剂后媒染真丝,与直接染色作比较,结果见表2。由表2可知,媒染后,两个媒染样品的L*值均大幅减小,说明织物颜色急剧加深[13],其中FeSO4媒染样品更深;a*负值越大色光越偏绿光,说明FeSO4媒染样品偏绿光,而CuSO4媒染样品略微偏绿光;b*值为正偏黄光,为负偏蓝光,FeSO4媒染样品明显偏黄光,CuSO4媒染样品略微偏蓝光。茶树果壳植物染料直接染色得红棕色。与直接染色相比,FeSO4媒染样品色光改变较大,为深棕灰色;CuSO4媒染样品略微偏蓝光,为黄棕色,色光改变不大,但色深提高很多。

结论

(1)茶树果壳植物染料最佳直接染色条件为:pH值3,温度90℃,时间50min,浴比1∶100。(2)媒染剂FeSO4与CuSO4可以大幅提高织物的色深,两者最佳用量均为4%;选用后媒染的方式,Fe-SO4可染得深棕灰色,CuSO4可染得黄棕色。