稀土及皂土對姜黃染色真絲織物性能的影響

王晶晶，陳 莉，馮 靜

(1.陜西工業職業技術學院紡織染化學院，陜西咸陽712000;2.西安工程大學紡織與材料學院，西安710048)

利用植物染料對織物染色已具有悠久的歷史，植物染料是19世紀以前有色織物生產加工的主要染色原料，因植物染料大都具有良好的環境相容性和藥物保健功能，近年來引起了許多研究和應用機構的關注［1-2］。目前，限制植物染料使用的最大問題是植物染料上染率低，染色牢度差、色相不全等［3-4］，為了解決這些問題，多數植物染料在染色過程中需通過媒染來提高其染色效果。因此，為天然染料選擇和開發環保、高效的媒染劑，將大大促進植物染料的快速發展［5-6］。本研究以姜黃為天然染料對真絲織物進行染色，分別用稀土、皂土、硫酸鋁鉀和硫酸亞鐵作為媒染劑，其中硫酸鋁鉀和硫酸亞鐵是植物染料常用的媒染劑［8］，而有關稀土和皂土作為媒染劑在天然染料染色中的作用卻少有研究。稀土和皂土(又稱膨潤土)均為自然礦藏，中國儲量均在世界前列。皂土有效成分即為蒙脫土(蒙脫土含量大于90%)，是由兩層Si—O四面體和一層Al—O八面體組成的層狀硅酸鹽晶體，層內含有陽離子主要為鈉離子、鎂離子、鈣離子，還有鉀離子、鋰離子等。稀土就是元素周期表中鑭系元素一般以氧化物狀態分離出來的物質，試驗所用的稀土成分為氧化鑭(La2O3)。本研究重點探索稀土、皂土在姜黃植物染料對真絲織物染色中的作用，并與常用媒染劑進行對比，為植物染料新型媒染劑的開發應用提供參考。

1 試驗

1.1 材 料

藥品:無水乙醇、硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵(分析純，天津市富宇精細化工)，皂土(上海試四赫維化工有限公司)，稀土(氧化鑭含量≥98%，天津市福晨化學試劑廠)，姜黃(藥店售)，蒸餾水。

織物:桑蠶絲電力紡(平方米質量75 g/m2，市售)。

1.2 儀 器

721型分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)，HX2037電子天平(慈溪市天東衡器廠)，YG571B型摩擦牢度試驗機(上海第三分析儀器廠)，SW12AⅡ型耐洗色牢度試驗機(溫州紡織儀器廠)，SF-300型思維士電腦測色配色儀(美國Datacolor公司)，電子恒溫水浴鍋(上海市南陽儀器有限公司)。

1.3 試驗方法

1.3.1 染液的制備

稱取姜黃粉末50 g，加入200 mL 50%的乙醇溶液，在恒溫水浴鍋中60℃保溫6 h，過濾提取染液［8］;重復以上操作一次，將兩次獲得的染液混合，做為試驗用染液。

1.3.2 染 色

采用預媒染色法對真絲織物進行染色，主要方法如下:

1)預媒染工藝:將稀土、皂土、硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵分別配制成所需質量濃度的媒染劑溶液，始染溫度40℃，媒染溫度80℃，保溫45 min，浴比1︰50。

2)染色工藝:將媒染后的真絲織物放入到染液中進行染色，始染溫度40℃，升溫至90℃，保溫60 min，浴比1︰50，染后水洗烘干。

1.3.3 性能測試

1.3.3.1 上染率

用分光光度計測其吸光度A，上染率可通過下式計算:

式中:A1、A0為殘液、原液的吸光度，C1、C0為殘液、原液的放大倍數。

1.3.3.2 顏色特征值

用電腦測色儀測試染色織物的 L、a、b、C、H值，D65光源，10°視角，測試5次取平均值。

1.3.3.3 染色牢度

耐洗色牢度按照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗耐洗色牢度》測定。

耐摩擦色牢度按照 GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測定。

2 結果分析

2.1 媒染劑質量濃度對上染率的影響

皂土、稀土按不同質量濃度作為媒染劑對真絲織物進行染色，結果見圖1。由圖1可以看出，皂土、稀土均可提高染液的上染率。這是因為皂土、稀土中含有的金屬離子能夠在纖維和染料之間形成絡合，因而增加染料與纖維的親和力，促進染料的上染。隨著皂土、稀土質量濃度增加，織物上染率也在增加;當媒染劑質量濃度為0.6 g/L(3%o.w.f)時，隨著皂土、稀土量的增加，上染率增加不明顯，所以媒染劑最佳質量濃度可確定為0.6 g/L(3%o.w.f)。

圖1 媒染劑質量濃度對上染率的影響結果Fig.1 Effects of mordants mass concentration on dye-uptake

2.2 媒染劑對上染率的影響

媒染劑質量濃度采用 0.6 g/L(3%o.w.f)，按1.3.2對真絲織物進行媒染染色。由圖2可以看出，經4種媒染劑預媒染色的上染率均高于直接染色的上染率，說明這4種媒染劑均可提高姜黃植物染料的上染率，在一定程度可以改善植物染料上染率偏低的問題。

圖2 媒染劑種類對上染率的影響Fig.2 Effects of mordants type on dye-uptake

2.3 顏色特征值

測試染色織物的顏色特征值 L、a、b、C、H，并以姜黃直接染色織物為標準試樣，分別計算ΔL、Δa、Δb、ΔC、ΔH值。ΔH為色相差，絕對值越大說明試樣色相偏差越大;ΔL為明度差，負值表示明度下降;Δa大于0表示色光偏紅，正值越大表示色光越紅，Δa小于0表示色光偏綠，負值越小表示色光越綠;Δb大于0表示色光偏黃，正值越大表示色光越黃，Δb小于0表示色光偏藍，負值越小表示色光越藍;ΔC為艷度差，ΔC為正，表示試樣比標樣鮮艷。不同媒染劑上染后織物的顏色特征值見表1。

表1 不同媒染劑上染后的顏色特征值Tab.1 Color characteristic values of different mordants after dyeing

由表1可以看出，硫酸亞鐵預媒染處理對姜黃染料的色相影響最大，色相差ΔH為-60.41，織物表面呈現暗褐色，其他3種媒染劑對姜黃染料的色相影響不大，織物表面呈現黃色;硫酸鋁鉀媒染后織物顏色偏黃褐色，所以不同的媒染劑可改變織物顏色，增加色相。經預媒染后織物的ΔL小于0，說明媒染使織物的明度下降，即反射率下降，織物顏色均有不同程度的增深。由Δa值可看出，經硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵和皂土媒染織物的色光偏紅，而經稀土媒染織物的色光稍偏綠。由Δb值可看出，經硫酸亞鐵和皂土媒染織物的色光偏藍，而經硫酸鋁鉀和稀土媒染織物的色光偏黃。經硫酸鋁鉀和稀土媒染的織物ΔC大于0，表示試樣比直接染色織物鮮艷，而經硫酸亞鐵和皂土媒染織物ΔC小于0，說明織物的鮮艷度不及直接染色織物。

2.4 染色牢度

染色牢度是衡量染色產品質量的重要指標之一，而染色牢度對于評價天然染料染色尤為重要。不同媒染劑上染真絲織物的皂洗色牢度、耐摩擦色牢度見表2。

表2 不同媒染劑上染后的色牢度Tab.2 Color fastness of different mordants after dyeing

由表2可知，直接染色試樣的染色牢度偏低，而媒染劑上染后試樣的色牢度較好，均能達到4級，與化學染料的染色牢度相當。原因是媒染劑可與天然染料之間形成絡合，降低了天然染料的水溶性，提高了天然染料的濕處理牢度，所以媒染染色是改善天然染料染色牢度的有效方法。

3 結論

1)皂土和稀土可以作為真絲織物的媒染劑，其最佳工藝是浴比為1︰50，始染溫度40℃，媒染溫度90℃，媒染時間45 min，質量濃度均為0.6 g/L(3%o.w.f)。

2)皂土和稀土作媒染劑可以提高上染率，提高染色織物的表面深度，改善染色牢度。

3)媒染劑在提高上染率、改善色牢度的同時，還可使染料的色相發生多種變化，豐富天然染料的色相。

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