天然黃色桑蠶絲顏色的穩定性研究

李 潔， 馬明波， 董鎖拽， 周文龍

(1.浙江理工大學 材料與紡織學院，杭州 310018；2.浙江出入境檢驗檢疫局 絲檢中心，杭州 310012)

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研究與技術

天然黃色桑蠶絲顏色的穩定性研究

李 潔1， 馬明波1， 董鎖拽2， 周文龍1

(1.浙江理工大學 材料與紡織學院，杭州 310018；2.浙江出入境檢驗檢疫局 絲檢中心，杭州 310012)

為明了常規紡織加工及日常使用條件對天然黃色桑蠶絲纖維顏色的影響，研究了黃色桑蠶絲織物在經過熱處理、酸堿浸漬、氧化劑/還原劑處理、水洗和日曬后顏色的變化。結果表明：干烘時，在105 ℃條件下黃色桑蠶絲開始褪色。濕烘時，120 ℃條件下黃色桑蠶絲開始褪色。相同溫度下，濕烘導致的色變程度高于干烘。室溫下，酸處理對黃色桑蠶絲色澤影響不明顯，堿處理導致黃色桑蠶絲色澤加深；氧化劑和還原劑都會使黃色桑蠶絲變得暗黃；家用洗滌會使織物發生一定的褪色；黃色桑蠶絲耐日曬顏色穩定性較差，日曬5 h即可使其明顯褪色。在本實驗條件下，熱、酸堿、氧化還原劑處理，黃色桑蠶絲顏色的變化用肉眼均不能明顯分辨，但是反復水洗和日曬處理對黃色桑蠶絲顏色的影響肉眼可輕易分辨。黃色桑蠶絲耐家用洗滌尤其是耐日曬顏色穩定性較差。

黃色桑蠶絲；熱處理；浸漬；水洗；日曬；顏色穩定性

天然彩色桑蠶絲是帶有天然色澤的蠶絲纖維，其色素主要來源于桑葉，無毒無害。目前天然彩色桑蠶絲顏色以黃色居多，其次還有綠色、橙色、粉色和肉色等[1]。彩色蠶種喂養過程與白色品種無異，其繭絲色澤柔和艷麗，無需要染色，避免了印染對環境的污染和人體健康的潛在危害，因此具有開發利用價值。彩絲纖維主要的化學成分、結構及性能與普通白色蠶絲相似，兩者最顯著的差別是彩絲纖維中含有天然有機色素物質。據報道，黃色繭絲的色素成分是以葉黃素為主的6種類胡蘿卜素化合物組成[2]，綠色繭絲色素為黃酮類化合物[3-4]。這些天然色素使彩絲纖維具有色彩的同時，賦予了纖維較好的防紫外線性能、抗菌性能和抗氧化性能[3,5]。

但是這些類胡蘿卜素及黃酮類色素的結構不是很穩定[1]，會給彩絲的生產加工及使用帶來不便。同時彩色蠶絲的色素積累于絲膠中[2]，脫膠會使顏色完全喪失。即使含有一定絲膠的彩色絲，由于絲膠易溶于水，也會導致纖維色素和顏色流失，這也會給彩絲產品的品質帶來影響。

彩絲織物在常規加工和日常穿著使用中會經歷不同的環境條件，如酸堿、熱濕及光照等，彩絲的顏色在這些條件下的穩定性對彩絲的加工和使用十分重要，而這些方面的研究還未見報道。因此本文探討了熱處理、酸堿浸漬、氧化劑/還原劑處理及水洗和日曬后對彩絲顏色的影響。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

材料：未經脫膠處理的天然黃色桑蠶絲織物(經緯密198×188根/10 cm，平方米質量78.4 g/m2，新昌達利絲綢集團)；鹽酸、氫氧化鈉、30%過氧化氫和亞硫酸氫鈉，均為分析純(杭州米克化工儀器有限公司)；藍月亮絲毛凈洗滌劑(廣州藍月亮實業有限公司)；藍色羊毛標準樣卡(上海紡織工業技術監督所)。

儀器：OHRUS電子分析天平(AR124CN，奧豪斯儀器上海有限公司)；PHS-25數顯pH計(上海雷磁儀器廠)；DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海浦東榮豐科學儀器有限公司)；DATACOLOR600測色配色儀(美國Datacolor公司)；Q-Sun Xe-1B耐日曬色牢度儀(美國Q-LAB公司)；EWS850歐式伊萊克斯全自動滾筒洗衣機(伊萊克斯公司)。

1.2 方 法

1.2.1 織物預處理

1.2.1.1 熱處理

a)干熱處理：將織物置于不同溫度的烘箱中，恒溫處理2 h后，取出備用。

b)濕熱處理：將織物在去離子水中浸潤1 h后，軋去水滴，測得其含水率為150%±5%。后將織物置于不同溫度的烘箱中恒溫處理2 h，取出備用。

1.2.1.2 酸堿處理

用氫氧化鈉/鹽酸配制不同pH值水溶液備用。將織物按浴比1︰50浸潤在不同pH值溶液中，室溫下靜置1 h，取出、洗凈，于35 ℃烘箱中干燥3 h備用。

1.2.1.3 氧化劑/還原劑處理

a)氧化劑處理：將織物按浴比1︰50浸潤在不同體積濃度的H2O2溶液中，室溫下靜置1 h，取出、洗凈，于35 ℃烘箱中干燥3 h備用。

b)還原劑處理：將織物按浴比1︰50浸潤在不同質量濃度的NaHSO3水溶液(pH值調至9.0)中，室溫下處理1 h，取出、洗凈，于35 ℃烘箱中干燥3 h備用。

1.2.1.4 水洗處理

選擇絲織物洗滌程序，洗滌劑質量濃度2.5 g/L；織物質量1 kg(質量不足用AATCC DummyⅠ陪洗布補足)；浴比1︰11；水溫30 ℃。洗滌完成后，洗衣機自動漂洗/脫水2次，每次15 min，然后于35 ℃烘箱中干燥3 h。以上所有程序視為1次洗滌過程。

1.2.1.5 日曬處理

將織物按GB/T 8427—2008《紡織品 色牢度試驗 耐人造光色牢度：氙弧》標準進行日曬牢度測試。日曬條件：相對濕度60%，倉內溫度40 ℃，黑板溫度70 ℃，輻射量32 kJ/m2。并在處理15 h后對照藍色羊毛標準評級。

1.2.2 顏色參數的測定

將預處理后的織物置于恒溫恒濕室24 h后，用測色配色儀測織物顏色值(L*、a*、b*、K/S值)，每個試樣于不同位置測試5次，取平均值。測試采用D65光源，10°視角。

總色差ΔE采用下式計算：

(1)

式中：L0*、a0*、b0*與L1*、a1*、b1*分別表示處理前后的試樣顏色參數，L*代表亮度，a*代表紅綠光，b*代表黃藍光。

2 結果與分析

2.1 熱處理對黃色桑蠶絲顏色的影響

彩絲織物在加工及穿著使用過程中，需要經歷高溫烘繭、后整理、熨燙等程序，探究高溫對彩絲顏色的影響具有現實意義。本文將黃色桑蠶絲織物經不同條件熱處理后，測色結果如表1和表2所示。

表1 干烘下黃色桑蠶絲顏色變化Tab.1 Color changes of naturally yellow silk under dry heat treatment

注：處理前彩絲的L*=75.34，a*=8.33，b*=49.59，K/S=2.99。

表2 濕烘下黃色桑蠶絲顏色變化Tab.2 Color changes of naturally yellow silk under wet heat treatment

從表1可以看出，隨著溫度的升高，Δa*值和Δb*值減小，說明其紅光和黃光減少；K/S值減小，色深變淺；溫度越高，黃色桑蠶絲顏色變化程度越大。從表2可以看出，隨著溫度的升高，ΔL*值均為負，明度變暗；Δa*值減小，其紅光減少；Δb*值先增大后減小，其黃光先增大后減少；K/S值先增大后減小；當處理溫度到達120 ℃后，黃色桑蠶絲出現輕微的褪色。相同溫度下，濕烘導致的色變程度高于干烘，熱處理后，纖維變黃原因與蠶絲蛋白中某些氨基酸在濕熱作用下更易變性有關，使纖維顏色變得暗黃[6]；褪色原因與高溫使彩絲色素結構破壞有關[7]。在本實驗條件下，肉眼對黃色桑蠶絲顏色的變化不能明顯分辨，說明黃色桑蠶絲顏色的耐熱穩定性較好，但黃色桑蠶絲加工及使用時，熱處理溫度應控制在120 ℃以下。

2.2 不同pH值處理后黃色桑蠶絲顏色的穩定性

彩絲織物在后整理中可能需要經歷不同的酸堿條件，另外，在日常家用洗滌時也會遇到堿性洗滌條件，因此本文通過不同pH值溶液處理黃色桑蠶絲織物來研究其對彩絲顏色的影響，結果如表3所示。

秦鐵崖邁步進入場中，四向抱拳，大聲道：“我乃淮揚秦鐵崖，綽號搜神手，那是弟兄們抬愛。今日代我兄弟江云飛前來討教，會一會京城高手。”

表3顯示，酸性條件下，pH 1.0時，黃色桑蠶絲明度下降，顏色向藍綠方向變化。隨著pH值增大，黃色桑蠶絲的K/S值沒有明顯變化；Δa*值和Δb*值都稍有增大，但不明顯，說明酸處理對黃色桑蠶絲織物的色深和色光影響均較小。堿性條件下，隨著pH值的增大，黃色桑蠶絲的K/S值明顯增大，色澤變深；ΔL*值減小，明度變暗；Δa*值減小，偏綠光；Δb*值增大，偏黃光。說明堿處理對黃色桑蠶絲織物的表面色深和色光影響均較大，導致黃色桑蠶絲色澤明顯加深。在本實驗條件下，酸堿處理對黃色桑蠶絲顏色的影響用肉眼無法明顯分辨，但在濕處理時pH值最好控制在3～11。

表3 不同pH值下黃色桑蠶絲顏色變化Tab.3 Color changes of naturally yellow silk treated in the solutions with different pH

2.3 氧化劑、還原劑處理對黃色桑蠶絲顏色的影響

普通白色蠶絲有時需要經過漂白處理，使織物顏色變得亮白，彩色蠶絲為了保留其固有的顏色，無需經過此處理。但在日常洗滌時，洗滌劑中可能含有氧化型或還原型增白劑，因此，研究氧化/還原劑處理對彩絲織物顏色的影響同樣具有現實意義。氧化劑處理后的天然黃色桑蠶絲的顏色變化規律如表4所示，還原劑處理后的天然黃色桑蠶絲的顏色變化規律如表5所示。

表4 不同體積濃度H2O2下黃色桑蠶絲顏色變化Tab.4 Color changes of naturally yellow silk in the solutions containing different concentration of H2O2

從表4可以看出，黃色桑蠶絲經不同體積濃度的H2O2處理后，Δb*值增大，黃光增多，K/S值和ΔE值都呈增大的趨勢，即顏色變深，總色差變大。究其原因可能是蠶絲表面的酪氨酸在氧化劑條件下發生氧化，生成棕黃色的醌類物質，使得纖維發生黃變[8]。

表5 不同質量濃度NaHSO3下黃色桑蠶絲顏色變化Tab.5 Color changes of naturally yellow silk in the solutions containing different concentration of NaHSO3

從表5可以看出，隨著NaHSO3溶液質量濃度的增大，黃色桑蠶絲的Δb*、K/S值和ΔE值都呈現出增大的趨勢，當NaHSO3溶液質量濃度大于25 g/L后，隨著質量濃度的增大，黃色桑蠶絲的K/S值和ΔE值呈現減小的趨勢，但仍為正，說明還原劑亞硫酸氫鈉處理也會使彩絲纖維發生黃變。在本實驗條件下，經過氧化/還原劑處理后，黃色桑蠶絲的Δb*值變化較大，纖維變黃。但由于本實驗采用的彩絲為黃色絲，其原本的顏色為黃色，加上處理后導致的黃變并不十分明顯，所以纖維顏色的變化用肉眼無法明顯分辨。

2.4 水洗處理對黃色桑蠶絲顏色的影響

彩絲織物在日常穿著使用中，需要經過多次洗滌，因此研究家用水洗對彩絲顏色的影響具有一定的現實意義，結果如表6和圖1所示。

表6 水洗后黃色桑蠶絲顏色變化Tab.6 Color changes of naturally yellow silk after washing

圖1 不同次數水洗后黃色桑蠶絲的顏色Fig.1 Color changes of naturally yellow silk after washing for different times

結合圖1和表6，可以看出隨著洗滌次數的增加，Δa*值減小，其紅光減少；Δb*值減小，其黃光減少；K/S值減小，顏色變淺，說明水洗會對黃色桑蠶絲的顏色產生影響，造成一定程度的褪色。這是因為水洗過程中纖維間的摩擦，可使部分色素隨著絲膠一起溶失；ΔL*值先減小后增大，明度先變暗后變亮，是與織物間的摩擦使纖維表面變得粗糙有關，使光的漫反射強度增大，而鏡面反射強度降低，造成了明度變暗。隨著洗滌次數的增多，織物顏色變淺，發生褪色。

2.5 日曬處理對黃色桑蠶絲顏色的影響

彩絲織物具有較好的防紫外線特點，適合夏天穿著。但在穿著使用過程中，經歷太陽暴曬，會對彩絲的顏色產生一定影響，因此本文研究了黃色桑蠶絲織物在日曬處理下顏色的變化情況，結果如表7和圖2所示。

表7 日曬后黃色桑蠶絲顏色變化Tab.7 Color changes of naturally yellow silk after sunlight exposure

圖2 不同時間日曬后黃色桑蠶絲的顏色Fig.2 Color changes of naturally yellow silk after sunlight exposure for different time

表7顯示，日曬后黃色桑蠶絲發生了褪色，隨著日曬時間的增加，ΔL*值增大，亮度提高；Δa*值減小，其紅光減少；Δb*值大幅度減小，其黃光明顯減少；K/S值減小，顏色變淺。圖2直觀地顯示了日曬時間對黃色桑蠶絲織物顏色的影響。可以清楚看到，日曬5 h，織物即發生了明顯的褪色。經過測試，黃色桑蠶絲的日曬色牢度為1級，說明天然黃色桑蠶絲耐日曬顏色穩定性很差，會發生明顯的褪色，說明天然色素光穩定性較差，在光氧化條件下結構易發生變化[9-10]。

3 結 論

1)干烘條件下，105 ℃左右黃色桑蠶絲開始出現輕微的褪色；濕烘條件下，120 ℃左右黃色桑蠶絲開始褪色。在相同溫度下，濕烘更容易導致黃色桑蠶絲纖維發生黃變，其色變程度高于干烘。

2)酸性條件下，pH值為1.0時，黃色桑蠶絲明度變暗，顏色向藍綠方向變化，隨著pH值的增大，黃色桑蠶絲的表面色深和色光沒有明顯變化；堿處理對黃色桑蠶絲織物的表面色深和色光影響均較大，導致黃色桑蠶絲色澤明顯加深。

3)雙氧水(氧化劑)或亞硫酸氫鈉(還原劑)處理后，黃色桑蠶絲均明度變暗，黃光增多，顏色變得暗黃。

4)水洗處理后，黃色桑蠶絲紅光、黃光減少，顏色變淺，出現一定的褪色。

5)由于色素光穩定性較差，日曬處理后，黃色桑蠶絲紅光、黃光減少明顯，表面色深變淺，發生了明顯的褪色。黃色桑蠶絲日曬色牢度僅為1級。

在本實驗熱、酸堿、氧化還原劑處理條件下，黃色桑蠶絲顏色的變化用肉眼均不能分辨，但是反復水洗和日曬處理對彩絲顏色的影響肉眼可明顯分辨。

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Study on the color stability of naturally yellow mulberry silk

LI Jie1, MA Mingbo1, DONG Suozhuai2, ZHOU Wenlong1

(1. College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2. Silk Inspection Center,Zhejiang Entry-Exit Inspection & Quarantine Bureau, Hangzhou 310012, China)

In order to clarify the influence of conventional fabric processing and daily use on the color of naturally yellow mulberry silk, this paper studied the effects of heat, pH, oxidant, reductant, washing and sunlight exposure on the color changes of naturally yellow silk fabric. The results show that naturally yellow silk began to fade at 105 ℃under dry heat treatment and at 120 ℃ during wet heat treatment. At the same temperature, the degree of fading of yellow silk during wet heat treatment was higher than that during dry heat treatment. At room temperature, the color change of yellow silk treated in acid was not obvious, while the alkali treatment deepened the color significantly. Both the oxidant and reductant dipping could make the yellow silk darker and yellower. Naturally yellow silk was apt to fade during home laundering and sunlight exposure, under which the color stability was poorer. The fading was more obvious and yellow silk began to apparently fade after exposure to sunlight for 5 h. Under the conditions of heat, acid and alkali, oxidant and reductant treatment in this experiment, the color changes of yellow silk could not be differentiated by the naked eyes obviously, while the effect of repeated home laundering and short-time sunlight exposure treatment on the color of yellow silk was obvious and could be easily distinguished by naked eyes. Naturally yellow silk had poor resistance to home laundering, and especially to sunlight exposure.

naturally yellow mulberry silk; heat treatment; dipping; home laundering; sunlight exposure; color stability

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.11.001

2016-06-01;

2016-10-11

國家自然科學基金資助項目(51373156)

周文龍，教授，wzhou@zstu.edu.cn。

TS102.33

A

1001-7003(2016)11-0001-05 引用頁碼: 111101