紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)對純棉織物染色性能的影響

楊 陳

江西服裝學院 服裝工程分院(中國)

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紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)對純棉織物染色性能的影響

楊 陳

江西服裝學院 服裝工程分院(中國)

探討了經(jīng)紅花黃色素染色后純棉織物的性能。研究表明，染色后的純棉織物保留了紅花黃色素的特性。當紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)大于3%時，純棉織物的上染率變化幅度較小，且當紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)為3%～4%時，染色后純棉織物的表面比電阻與顏色特征值達最大值，而吸濕回潮率則為最小值。綜合各指標可認為，紅花黃色素染色純棉織物的最佳質(zhì)量分數(shù)為3%～4%。

紅花黃色素； 純棉織物； 上染率； 吸濕回潮率； 表面比電阻； 顏色特征值； 紅外光譜

紅花俗稱草紅花，其生長周期短、適應能力強，主要產(chǎn)于中國四川、浙江及河南等地。從紅花花瓣中提取得的紅花黃色素是一種性能優(yōu)異的天然染料，不僅成本低廉，而且對人體具有良好的通脈止痛與活血化瘀等保健功效[1-2]。純棉織物具有柔軟性好、吸濕透氣性強的特性，是較好的服用紡織材料[3-4]。本文采用紅花黃色素對純棉織物進行染色，分析紅花黃色素染色純棉織物的性能。研究旨在為開發(fā)具有保健功能的純棉織物提供一定的參考。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

羥基紅花黃色素(南京廣潤生物制品有限公司，分析標準品，產(chǎn)品編號為GR0917，質(zhì)量分數(shù)≥98%)、純棉織物(試驗所用純棉織物均經(jīng)燒毛、退漿、煮練、漂白及絲光等染色前處理，棉織物規(guī)格參數(shù)：經(jīng)紗與緯紗分別為19.4 tex純棉雙股合股紗，經(jīng)紗密度為320根/10 cm，緯紗密度為260根/10 cm，經(jīng)、緯紗捻系數(shù)均為300，其中棉紗所用棉纖維的指標：主體長度為29 mm，纖維平均線密度為1.64 dtex，馬克隆值為A級，購自山東省淄博市)、醋酸(西安鼎天化工有限公司)、醋酸鈉(天津市濱海新區(qū)大港豐泰化工廠)、硫酸鈉(武漢市冠世化工有限公司)、溴化鉀(濰坊裕凱化工有限公司)，以上化學試劑均為分析純。

1.2 試驗儀器

RXH-41型凈化式熱風循環(huán)干燥箱(南京華星制藥設(shè)備有限公司)、HSD型恒溫恒濕試驗箱(深圳市恒盛達機械有限公司)、ES 500型精密電子天平(上海仁沃實業(yè)發(fā)展有限公司)、Mathis Labomat BFA型實驗室染色機(瑞士Werner Mathis 公司)、HH-8型數(shù)顯恒溫水浴鍋(濟南東儀實驗室設(shè)備有限公司)、LFY-406型織物表面比電阻測試儀(山東紡織科學研究院儀器研究所)、PHS-25型實驗室精密pH計(上海嘉鵬科技有限公司)、Datacolor SF 600X型電腦測配色儀(美國DataColor公司)、V-1800型可見分光光度計(上海美譜達儀器有限公司)、IRTracer-100 型傅里葉變換紅外光譜儀[島津企業(yè)管理(中國)有限公司]。

1.3 試驗方法

1.3.1 染整工藝

將經(jīng)過染色前處理的試驗用純棉織物裁剪成長寬均為20 cm的方形試樣后，采用ES 500型精密電子天平秤取10 g純棉織物試樣，在溫度為20 ℃條件下，按照1∶30的浴比投入加有質(zhì)量分數(shù)為1%的羥基紅花黃色素的Mathis Labomat BFA型實驗室染色機的密閉染色罐中，使用醋酸溶液與醋酸鈉將溶液調(diào)節(jié)染液至pH值=7的中性溶液。完成后，設(shè)置升溫速度為4 ℃/min，染液溫度上升至80 ℃，并保持45 min后，在染液中加入質(zhì)量濃度為80 g/L的硫酸鈉，保持15 min進行固色。

染色完成后，采用蒸餾水對染后的純棉織物進行清洗，直至清洗液無色為止。將清洗后的染色純棉織物放置在溫度為100 ℃的恒溫水浴鍋中沸煮15 min，再次采用蒸餾水清洗，直至清洗液呈無色。將經(jīng)再次清洗的染色純棉織物放置陰涼處，瀝去水分后，在溫度為80 ℃的RXH-41型凈化式熱風循環(huán)干燥箱中干燥至恒定質(zhì)量。

按照上述試驗方法，分別以質(zhì)量分數(shù)為2%、 3%、 4%及5%的羥基紅花黃色素進行染色試驗。

1.3.2 上染率測試

利用式(1)計算羥基紅花黃色素對純棉織物的上染率。每種染液質(zhì)量分數(shù)下分別進行5次染色試驗，計算不同羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)下的上染率(5次測試結(jié)果的平均值)。

(1)

式中：E——羥基紅花黃色素對純棉織物的上染率；

C0——染色前染料的質(zhì)量分數(shù)；

C1——染色后染料的質(zhì)量分數(shù)；

A0——織物染色前染液在λmax下的吸光度；

A1——織物染色后染液在λmax下的吸光度。

1.3.3 吸濕回潮性能測試

采用ES 500型精密電子天平分別稱取未經(jīng)染色(為經(jīng)質(zhì)量分數(shù)為0%的羥基紅花黃色素浸染)與染色并烘干后的純棉織物各2 g，放置在HSD型恒溫恒濕試驗箱中，在溫度為20 ℃，相對濕度為65%的條件下平衡24 h后，取出稱量其質(zhì)量。利用式(2)計算染色前后純棉織物的吸濕回潮率，每種試樣重復試驗5次，結(jié)果取5次試驗的平均值。

(2)

式中：W——純棉織物的吸濕回潮率；

Ga——吸濕平衡后純棉織物的質(zhì)量，g；

G0——吸濕平衡前純棉織物的質(zhì)量，g。

1.3.4 表面比電阻測試

在測試溫度為20 ℃，相對濕度為65%的條件下，依據(jù)GB/T 22042—2008《服裝 防靜電性能 表面電阻率試驗方法》測試染色前后純棉織物的表面比電阻。每種試樣分別重復測試5次，結(jié)果取5次試驗的平均值。

1.3.5 顏色特征值測試

利用Datacolor SF 600X型電腦測配色儀測試計算羥基紅花黃色素染色純棉織物的光學指標。每種試樣分別重復測試5次，結(jié)果取5次試驗的平均值。

1.3.6 紅外光譜測試

制備羥基紅花黃色素與經(jīng)質(zhì)量分數(shù)為3%的羥基紅花黃色素染色后的純棉織物的紅外光譜測試試樣。采用IR Tracer-100 型傅里葉變換紅外光譜儀對試樣進行測試。紅外光譜的測試范圍為4 000～400 cm-1；分辨率為0.5 cm-1，每個壓片試樣掃描42次。

2 結(jié)果與討論

2.1 上染率

經(jīng)不同質(zhì)量分數(shù)的羥基紅花黃色素染色后的純棉織物的上染率測試結(jié)果如圖1所示。從圖1明顯可以看出，羥基紅花黃色素使純棉織物的上染率隨著羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的增大而增大，當羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)高于3%時，純棉織物的上染率增幅減小。可知羥基紅花黃色素較佳的染色質(zhì)量分數(shù)為3%～4%。

圖1 上染率與羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系

2.2 吸濕回潮率

未染色純棉織物及經(jīng)不同質(zhì)量分數(shù)的羥基紅花黃色素染色的純棉織物的吸濕回潮率測試結(jié)果如圖2所示。從圖2明顯可以看出，純棉織物的吸濕回潮率隨著羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的增大而逐漸減小，至一定值后又隨著羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的增大而增大。利用高斯公式對羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)與純棉織物吸濕回潮率間的關(guān)系進行擬合，擬合曲線如圖2所示，擬合式如式(3)所示。對式(3)求解一階導數(shù)，可知當羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)為3.4%時，浸染后的純棉織物的吸濕回潮率最小，為10.17%。

(3)

式中：y2——羥基紅花黃色素染色后純棉織物的吸濕回潮率；

x——羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)，取值范圍為0%～5%。

圖2 純棉織物吸濕回潮率與羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系

2.3 表面比電阻

未染色純棉織物及經(jīng)不同質(zhì)量分數(shù)的羥基紅花黃色素染色的純棉織物的表面比電阻測試結(jié)果如圖3所示。從圖3明顯可以看出，純棉織物的表面比電阻隨著羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的增大而不斷增大，達到峰值后又隨著羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的增大而逐漸減小。

圖3 純棉織物表面比電阻與羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系

利用多項式對純棉織物表面比電阻與羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)間的關(guān)系進行擬合，擬合曲線如圖3所示，擬合計算式如式(4)所示。對式(4)求解一階導數(shù)可知，當羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)為3.26%時，純棉織物的表面比電阻達最大值，為9.05×1010Ω。由文獻[5]可知，當織物的表面比電阻小于1011Ω時，織物的抗電性能良好。由此可知，羥基紅花黃色素對純棉織物染色后，染色后純棉織物不易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。

y3=4.420 7+2.804 8x-0.429 3x2

(4)

式中：y3——純棉織物的表面比電阻，1010Ω；

x——羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)，取值范圍為0%～5%。

2.4 顏色特征值測試

利用Datacolor SF 600X型電腦測配色儀測試純棉織物染色后的色差(ΔE)與亮度差(ΔL)。ΔE與ΔL值越大，表明上染效果越好，亮度越高。經(jīng)不同質(zhì)量分數(shù)的羥基紅花黃色素染色后的純棉織物的顏色特征值測試結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，采用不同質(zhì)量分數(shù)的羥基紅花黃色素染色后，純棉織物的色差ΔE與亮度差ΔL的變化幅度均較小，且呈相同的變化趨勢，均為先隨著羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的增大而不斷增大，達一定值后，又隨羥基紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)的增大而逐漸減小，并且各顏色指標在羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)為3%～4%時較佳。由此可知，羥基紅花黃色素對純棉織物染色的最佳質(zhì)量分數(shù)為3%～4%。

表1 羥基紅花黃色素對純棉織物染色后的顏色特征

值測試結(jié)果

紅花黃色素質(zhì)量分數(shù)/%ΔEΔL132.23169.36234.48572.39338.96477.31436.83874.37537.03673.24

2.5 紅外光譜測試

羥基紅花黃色素與經(jīng)質(zhì)量分數(shù)為3%的羥基紅花黃色素染色后的純棉織物的紅外光譜圖如圖4所示。從圖4明顯可以看出，經(jīng)質(zhì)量分數(shù)為3%的羥基紅花黃色素染色后，純棉織物的紅外光譜圖的變化趨勢與羥基紅花黃色素的紅外光譜圖的變化趨勢大致相同。其中，3 445 cm-1處為—OH伸縮振動引起的吸收峰，3 010 cm-1處為芳香基引起的吸收峰，2 955與2 920 cm-1處的吸收峰是由于—CH2的伸縮振動引起的，1 740 cm-1處的吸收峰是由于—C=O—C的伸縮振動引起的，1 600與1 500 cm-1處的吸收峰是由于—OH的面內(nèi)彎曲振動引起的，而1 140 cm-1處的吸收峰則是由于—C—O—C—的伸縮振動引起的。由染色前后紅外光譜吸收峰位置可知，純棉織物經(jīng)羥基紅花黃色素染色后，保留了羥基紅花黃色素的特性。

圖4 紅外光譜圖

3 結(jié)語

通過對羥基紅花黃色素染色后的純棉織物的吸濕回潮率、表面比電阻、顏色特征值及紅外光譜進行測試可知，染色后的純棉織物保留了羥基紅花黃色素的特性，且其表面比電阻及顏色特征值與羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)呈正相關(guān)，而吸濕回潮率與羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)呈負相關(guān)，并均在羥基紅花黃色素的質(zhì)量分數(shù)為3%～4%時，上述指標達極值。因此綜合上述各項指標可知，羥基紅花黃色素染色純棉織物的最佳質(zhì)量分數(shù)范圍為3%～4%。

[1] 潘瑞艷，金鳴.羥基紅花黃色素A藥理作用及機制研究進展[J].中國醫(yī)藥，2015，10(8)： 43-46.

[2] 白云霞，王剛.紅花黃色素的藥理學研究進展[J].中國鄉(xiāng)村醫(yī)藥，2015，22(3)：83-85.

[3] 陳國強.紫外線輻照對棉纖維力學性能的影響[J].棉紡織技術(shù)，2015，43(3)：31-33.

[4] 陳慧.紫外線對不銹鋼混紡紗力學性能的影響[J].上海紡織科技，2015，43(8)：55-57.

[5] 高嬋娟，馬峰，荊學謙.抗靜電織物的性能測試[J].棉紡織技術(shù)，2005，33(2)：57-59.

Impact of safflower yellow pigment concentration on dyeing properties of pure cotton fabric

YangChen

School of Clothing Engineering，Jiangxi Institute of Fashion Technology， Nanchang/China

Properties of pure cotton fabric dyed by safflower yellow pigment were studied. Research results showed that the characters of safflower yellow pigment were reserved in pure cotton fabric dyed by safflower yellow pigment. What is more， the fabric dyeing rate changed in small range with the concentration of safflower yellow pigment rising above 3%. The surface resistivity and color characteristic value reached the maximum when the concentration of safflower yellow pigment was between 3% and 4% except the moisture regain. It was believed that the best concentration of safflower yellow pigment for dying pure cotton fabric was in 3%—4%.

safflower yellow pigment； pure cotton fabric； dyeing rate； moisture regain； surface resistivity； color characteristic value； infrared spectrum