用姜黃對竹漿纖維織物染色的工藝研究

袁小紅

（閩江學院，福州350108）

用姜黃對竹漿纖維織物染色的工藝研究

袁小紅

（閩江學院，福州350108）

對姜黃色素提取工藝進行研究，得出了最佳提取工藝.通過正交實驗及單因素實驗，對竹漿纖維織物進行直接法、預媒法、同浴媒法、后媒法染色，測試了染色后織物的上染率、上染速率以及各項色牢度，并分析了實驗結果，最終確定了最佳的竹漿纖維織物染色工藝.

姜黃；植物染料；竹漿纖維織物；染色性能

21世紀，人們環保意識日漸增強，對天然纖維的舒適性需求也越來越高，竹纖維及其制品受到了國內外人士的關注.竹纖維及其織物在我國是最近幾年才被業內人士關注的，它的研發迎合了現代紡織研究的主題和發展趨勢，因而許多企業將其作為產品開發和企業創收的亮點，許多研究人員也將其列為研究的主攻方向.竹漿纖維是一種新型生態環保再生纖維素纖維，其織物具有良好的服用性、綠色環保性、抗菌性及防紫外線性能，受到消費者的青睞，被譽為“21世紀最具有發展前景的健康面料”［1－4］.

在竹漿纖維織物染色方面，近年來國內科研人員進行了不少研究，積累了一定的經驗，但方法多為常規化學染料染色，很少利用植物染料.植物染料是從植物中提取，能使其他材料著色的一類天然植物產物.大部分植物的色素很容易分解、消失，因此，只有那些擁有持久不被氧化的色素的植物才能作植物染料.植物染料無毒、無害，有的還具有藥物保健作用且可生物降解［5－6］.

姜黃是一種傳統的天然植物染料，是最鮮艷的黃色染料之一.其主要色素成分為姜黃素.姜黃素為橙色柱狀結晶體，受pH值影響較大，它在酸性介質中呈鮮艷的檸檬黃色，在中性介質中變成暗橙色，在堿性介質中變成紅色.姜黃也是一種著名的中藥材，有止痛的功效，還有抗皮膚癌、抗病毒的作用，可用于治療傳染性肝炎、膽結石及皮膚病［7－9］.

本實驗從植物姜黃中提取色素，用于竹漿纖維織物的染色，對姜黃色素的提取工藝及姜黃色素對竹漿纖維織物染色（直接染色、預媒染、同浴媒染和后媒染）的工藝條件進行正交優選，并測定了染色試樣的各項色牢度.

1 實 驗

1.1 實驗材料與設備

織物：100%純竹漿纖維織物（福建宏遠集團有限公司提供）.

藥品：干燥姜黃（市購中藥材）；滲透劑JFC（工業用）；氫氧化鈉、碳酸鈉、醋酸、硫酸銅（以上均為分析純）；固色劑Y、食鹽、天然皂粉（市購商品）.

設備：電磁爐，煮鍋，電熱恒溫水浴鍋，溫度計，電子天平，燒杯，量筒，移液管，721型分光光度計，YGB 101A恒溫干燥烘箱，pH 計，色差計，Y（B）571－Ⅱ型預置式色牢度摩擦儀，SW－12AⅡ耐洗色牢度試驗機，YG（G）631型汗漬色牢度儀等.

1.2 姜黃色素的提取與測試

采取水煮提取法，將姜黃搗碎成粉末，稱取一定重量放入水中制成姜黃溶液，用250mL的容量瓶定容，吸取該溶液1mL，用0.1mL／L的硼砂溶液稀釋100倍后，用分光光度計測定該溶液在此條件下的吸光度，得出其吸收光譜曲線，找出其所對應的最大吸收波長430nm，在此條件下測定其光密度值，以提取液的光密度值最大時所對應的提取方式作為染液提取最佳工藝.

1.3 染色實驗方案

將織物用蒸餾水沸煮10min，晾干備用.選取直接法、預媒法、同浴法和后媒法4種不同染色工藝，以CuSO4作為媒染劑，采用浸染法對竹漿纖維織物進行染色.

（1）直接法.染色（染液浴比40∶1，促染劑食鹽10g／L，室溫入染，升至定溫，保溫染色）→水洗→皂煮（5g／L的皂洗液，90℃條件下皂煮15min）→水洗→烘干.

（2）預媒法.媒染處理（3%（owf）CuSO4，80℃，60min）→染色（同（1）中染色部分）→水洗→皂煮（同（1）中皂煮部分）→水洗→烘干.

（3）同浴法.染色（染液浴比40∶1，3%（owf）CuSO4，促染劑食鹽10g／L，室溫入染，升至定溫，保溫染色）→水洗→皂煮（同（1）中皂煮部分）→水洗→烘干.

（4）后媒法.染色（同（1）中染色部分）→染浴降溫后加入媒染劑→媒染處理（同（2）中媒染處理部分）→水洗→皂煮（同（1）中皂煮部分）→水洗→烘干.

1.4 染色性能測試

1.4.1 上染百分率測試

上染百分率是指染色結束時，上染到纖維上的染料量占投入染液中的染料總量的百分數.上染百分率采用殘液比色法測定［10］，染液的吸光度采用722型分光光度計測定.上染百分率按下列公式計算：

式中：A0和A1分別是染色前、后染液的吸光度.

1.4.2 染色牢度測試

耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度以及耐汗漬色牢度分別參照GB／T 3921－2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》、GB／T 3920－2008《紡織品 色牢度試驗耐摩擦色牢度》、GB／T 3922－2008《紡織品 色牢度試驗 耐汗漬色牢度》進行測試.

2 實驗結果與分析

2.1 姜黃染液提取工藝實驗

2.1.1 正交實驗

選取姜黃濃度（每升水中姜黃的克數）、溫度、堿濃度和時間作為影響姜黃染液提取的4個變量因素，進行四因素三水平正交實驗，實驗結果分析如表1所示.

表1 姜黃染液提取正交實驗結果分析

從表1中極差值R來看，四因素對姜黃染液提取的影響程度大小順序為：堿濃度＞時間＞溫度＞姜黃濃度，堿濃度對姜黃色素提取的影響最大，而且NaOH的影響比Na2CO3的影響大，因此選用NaOH.

2.1.2 單因素實驗

為了解NaOH濃度對染液提取的影響，按照以上實驗所得的最佳工藝條件，即姜黃濃度80g／L、溫度70℃、時間60min，進行染液提取的NaOH單因素實驗，結果如圖1所示.

圖1 NaOH濃度對提取液光密度的影響

從圖1可以看出，隨著NaOH濃度的增加，姜黃染液的光密度也隨之上升，當NaOH濃度達到20g／L時，光密度值最大，而當NaOH濃度超過20g／L時，光密度值變化不大.因此，姜黃染液提取的最佳NaOH濃度為20g／L.

綜合以上實驗結果和測試分析可知，姜黃染液的最佳提取工藝為：姜黃濃度80g／L，溫度70℃，時間60min，NaOH濃度20g／L.

2.2 用姜黃對竹漿纖維織物染色實驗

2.2.1 直接法染色

2.2.1.1 直接法染色正交實驗

根據姜黃色素提取正交實驗得出的最佳工藝提取色素.將提取液過濾，定容至250mL，以每克織物取30mL提取液的量，將提取液稀釋成染色所需體積的染液，此時的染液濃度定為相對濃度X.以相對濃度1／3 X、2／3 X、X，pH 值5、7、9，溫度40 ℃、60 ℃、80℃，時間30min、45min、60min進行直接染色正交實驗，實驗結果分析如表2所示.

由表2可知，在直接法染色中，溫度是影響姜黃染液對竹漿纖維織物上染率的最顯著因素，pH值的影響次之.各因素對上染率影響的大小順序為：溫度＞pH值＞濃度＞時間.

表2 直接法染色的正交實驗（L934）結果分析

2.2.1.2 單因素實驗分析

（1）溫度對上染率的影響.溫度是影響上染率的最顯著因素.為了進一步了解溫度對上染率的影響，按照以上實驗分析所得的工藝條件，即染液相對濃度X、pH值7、時間45min，進行溫度（20℃、40℃、60℃、80℃、100℃）單因素實驗分析，結果如圖2所示.

圖2 溫度對竹漿纖維織物上染率的影響

由圖2可以看出，從20℃至60℃，上染率增幅不大，而從60℃到80℃，上染率增幅十分明顯.因為在較低溫度下，竹漿纖維溶脹很小，染液難以擴散到纖維內部，故上染率較低；當溫度超過某一范圍后，由于大分子鏈段劇烈運動產生瞬間孔穴，使染液分子的擴散速率增大，表面深度也隨之增大.所以，直接法染色對竹漿纖維織物的最佳染色溫度為80℃.

（2）pH值對上染率的影響.pH值也是影響上染率的一個重要因素.為了進一步了解pH值對上染率的影響，在染液濃度80g／L、溫度80℃、時間45min條件下，進行pH 值（2、4、6、8、10）單因素實驗分析，結果如圖3所示.

由圖3可知，當pH值從2到6時，上染率處于波動上升的狀態，而當pH值從4到8時，即染液由酸性變成堿性時，上染率明顯穩定上升；由此說明，隨著染液酸性的減弱，竹漿纖維織物表面的負電性增加，從而吸附更多的染料，導致織物的顏色深度增加.但隨著堿性的增強，上染率出現了下降趨勢；這是因為竹漿纖維織物不耐強堿，從而影響了織物的得色量.當pH值為8時上染率最大，表面顏色最深，并且由于竹漿纖維屬于再生纖維素纖維，具有耐堿不耐酸的特點，所以pH值可以適當選堿性值，即直接法染色對竹漿纖維織物的最佳染色pH值為8.

綜合正交實驗及單因素實驗結果分析，確定姜黃直接法染色的最佳工藝為：溫度80℃，pH值8，染液濃度X，時間45min.

圖3 pH值對竹漿纖維織物上染率的影響

2.2.2 各種媒染法染色

采用預媒法、同浴法、后媒法對竹漿纖維織物染色.以染液濃度、溫度、pH值和時間等四因素作為影響因素，進行四因素三水平正交實驗，實驗結果分析如表3所示.

表3 不同媒染法染色的正交實驗（L934）結果分析

續表3

由表3可以看出，在預媒法染色中，pH值是影響上染率的最顯著因素，當pH值從5到9時，上染率不斷增大；相對濃度和溫度對上染率影響也較大，當相對濃度為2／3 X、溫度為60℃時，上染率最大；而時間對上染率的影響最小，當時間為60min時上染率最大.

在同浴法染色中，濃度和時間對竹漿纖維織物上染率的影響較為顯著.隨著濃度的增加，上染率也隨之增大，當相對濃度為X時，上染率最大；當染色時間為30min時，上染率最大，但隨著時間的延長，上染率波動較大.pH值對上染率也有一定影響，隨著堿性的增強，上染率提升，當pH值為9時，上染率最大.溫度對上染率的影響較小，當溫度達80℃時，上染率最大.

在后媒法染色中，時間對竹漿纖維織物上染率的影響最顯著，當染色時間從30min到60min時，上染率迅速上升后又迅速下降；當染色時間為45min時，上染率取得最大值.pH值和濃度對竹漿纖維織物的上染率也有一定的影響，當pH值為7時，上染率最大；當相對濃度為2／3 X時，上染率最大.溫度對上染率的影響最小，當溫度達到60℃時，對竹漿纖維織物的上染率最大.

綜合正交實驗結果分析，確定姜黃4種染色方法的最佳上染工藝為：

直接法：溫度80℃，pH值8，染液相對濃度X，時間45min；

預媒法：溫度60℃，pH 值9，染液相對濃度2／3 X，時間60min；

同浴法：溫度80℃，pH值9，染液相對濃度X，時間30min；

后媒法：溫度60℃，pH 值7，染液相對濃度2／3 X，時間45min.

采用染液浴比40∶1，媒染劑CuSO4用量3%（owf），促染劑鹽10g／L，皂粉5g／L，對以上幾種染色工藝進行上染率比較，從中選擇一種適合姜黃對竹漿纖維織物染色的最佳染色工藝.實驗結果和數據分析如圖4所示.

圖4 不同染色工藝下的上染率

由圖4可知，4種染色方法對上染率的影響程度大小順序為：直接法＞后媒法＞同浴法＞預媒法.通過對比4個染色的樣品可以看出：直接法染色所得樣品的得色量多，表面的顏色最鮮艷，上染較均勻；而經過預媒染的樣品，得色量少，表面顏色淺，上染不均勻.由染色過程分析可知，直接法染色不僅操作簡便，而且染料對竹漿纖維織物的吸附性強，染浴中的沉淀較少，而媒染實驗卻相反.綜上所述，用姜黃對竹漿纖維織物染色的最佳上染工藝為直接染色法.

2.2.3 色牢度實驗結果

分別選擇直接法、預媒法、同浴法、后媒法4種染色方法的最佳染色工藝進行各項色牢度測試，結果如表4所示.

表4 不同染色方法下各項色牢度測試結果

由表4可以看出，試樣的耐干摩擦級數比耐濕摩擦級數高，耐干摩擦色牢度為4～5級，而耐濕摩擦色牢度為3～5級，這說明用姜黃對竹漿纖維織物染色的耐摩擦牢度較好；試樣的耐皂洗色牢度為3～4級，說明用姜黃對竹漿纖維織物染色的耐皂洗牢度也相對較好，但較耐摩擦色牢度級數低；試樣在酸性條件下的耐汗漬色牢度級數低于堿性條件下的耐汗漬級數，耐酸性汗漬色牢度達2～3級，染色效果較差，有待研究和改善；耐堿性汗漬色牢度總體可達3～4級，染色效果相對較好.

3 結 語

（1）天然植物染料姜黃色素的最佳提取工藝為：姜黃濃度80g／L，溫度70℃，時間60min，NaOH濃度20g／L.

（2）用姜黃直接染色的最佳工藝為：溫度80℃，pH值8，染液相對濃度X，時間45min；預媒法染色的最佳工藝為：溫度60℃，pH 值9，染液相對濃度2／3 X，時間60min；同浴法染色的最佳工藝為：溫度80℃，pH值9，染液相對濃度X，時間30min；后媒法染色的最佳工藝為：溫度60℃，pH值7，染液相對濃度2／3 X，時間45min.

（3）通過對4種染色工藝進行上染率的測定和所得樣品的比較，確定用姜黃對竹漿纖維織物染色的最佳上染工藝為直接染色法.

（4）用姜黃對竹漿纖維織物染色的耐皂洗色牢度一般，級數總體上可達3～4級，但還是有待進一步提高和完善；耐干摩擦色牢度為4～5級，而耐濕摩擦色牢度為3～5級，這說明用姜黃對竹漿纖維織物染色的耐摩擦色牢度較好；耐酸性汗漬色牢度達2～3級，染色效果較差，有待進一步研究和改善；耐堿性汗漬色牢度總體可達3～4級，染色效果一般.

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Research on the Dyeing of Bamboo Pulp Fiber Fabric with Turmeric

YUAN Xiao－hong
（Minjiang University，Fuzhou 350108，China）

The extraction technology of turmeric pigment was studied，and the best extraction conditions is obtained in this paper firstly.Then the bamboo pulp fiber fabric was dyed by orthogonal and single－factor experiment with direct，pre－mordant，with bath media law and post－mordant dyeing methods.The dyeing rate，dye－uptake and color fastness of the dyeing fabric are tested，and the test results are analyzed.Finally，the optimum dyeing technological condition of the bamboo pulp fiber fabric is determined.

turmeric；vegetable dyes；bamboo pulp fiber fabric；dyeing properties

TS193.62

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2011.06.006

1671－6906（2011）06－0026－07

2011－09－13

福建省教育廳科技計劃項目（JA10228）

袁小紅（1981－），女，陜西渭南人，講師，碩士.