KMnO4漂白對牛仔服裝色光的影響

任紅霞，任松鶴

（1.河北科技大學(xué)，河北石家莊 050018；2.石家莊美施達生物化工有限公司，河北石家莊 050035）

KMnO4在酸性或堿性介質(zhì)中都具有氧化性，可以分解出活性氧[O]，在酸性介質(zhì)中的氧化能力更強。在酸性介質(zhì)中的離子方程式如下：

用適宜用量的KMnO4溶液對牛仔服裝進行漂白處理后，服裝各項物理性能的降低幅度小于次氯酸鈉漂洗及雙氧水漂洗，但對色光的影響目前還鮮有研究。漂白時間、KMnO4用量及H3PO4用量對KMnO4的氧化性均有不同程度的影響，對牛仔服裝漂白的效果也不相同。本研究通過上述3個變量來觀察牛仔服裝色光的變化情況，以尋找色光變化的規(guī)律。

1 實驗

1.1 原料與設(shè)備

原料：靛藍牛仔服裝，套染牛仔服裝，硫化黑牛仔服裝；KMnO4，H3PO4，滲透劑（WP）。

設(shè)備：THZ-82A 水浴恒溫振蕩器，78-1 磁力加熱攪拌器，HZY-200-B 電子天平，X-rite Color i5 D測色儀。

1.2 漂白工藝

工藝流程：KMnO4漂白→H3PO4中和→清水洗滌3 次→自然晾干。工藝條件：浴比1∶20，KMnO4用量0%～5%，H3PO4用量0%～4%，時間5～20 min，溫度20 ℃。

2 結(jié)果與討論

在CIE 顏色系統(tǒng)中，Lab 是當(dāng)前較通用的測量物體顏色的色空間之一。其中，L*代表明度方向，表示黑白的大小；a*和b*代表色度坐標(biāo)，a*的正值為紅色方向，a*的負值為綠色方向，b*的正值為黃色方向，b*的負值為藍色方向（如圖1所示）。

圖1 CIE Lab色度空間

2.1 漂白時間對牛仔服裝色光的影響

由表1 可知，L*值上升非常迅速，漂白5 min時，L*值增幅就高達1.4 倍，亮度得到很大提升；漂白10 min 時，L*增幅達1.6 倍；隨著時間的繼續(xù)延長，在15 min 時，L*出現(xiàn)小幅度下降，但較原始L*增量仍高達158.9%；待漂白進行到20 min 時，L*上升到最大，為原始L*的2.7 倍，亮度變化非常明顯。由表1 可知，隨著漂白時間的延長，a*變化非常明顯；漂白進行到5 min，a*沿反方向變化，絕對值迅速增加到4.28，綠色性征得到很大程度的增強；進行到10 min 時，a*反方向增加最快；在20 min 時，a*絕對值達到最大值，原始布樣的紅色性征徹底消失，綠色性征非常明顯。由表1 還可知，隨漂白的繼續(xù)進行，b*值先降低后增大；漂白5 min 時，b*減少，幅度為3.8%，藍色性征有些加強；之后隨著時間的延長，b*值開始增大，進行到10 min 時，增大速度較快，之后速度放緩，藍色性征慢慢減弱，在進行到20 min 時增大到最大值，b*絕對值為原始b*值的74.2%，藍色性征有所減弱。

表1 漂白時間對靛藍牛仔服裝色光的影響

由表2可知，隨著漂白的進行，L*開始迅速上升，反應(yīng)至5 min 時，L*值上升到原始L*值的1.8 倍，亮度得到很大程度的增強；隨著漂白的繼續(xù)進行，L*繼續(xù)增大，增加速度放緩，在漂白15 min時，L*值達到最大值，為原始L*值的1.9 倍，亮度達到最大；隨著漂白的繼續(xù)進行，L*下降，但降幅很小。由表2可知，a*的變化也非常明顯，漂白5 min 時，a*值上升至原始a*的8.8 倍，紅色性征得到很大的提升；隨著漂白的進行，a*繼續(xù)上升，在10 min 時出現(xiàn)拐點，此時a*值為原始值的11.3倍，紅色性征大幅增加；隨著時間繼續(xù)延長，a*下降到最大值的88.5%，紅色性征有輕微下降；此后隨著漂白時間的延長，a*繼續(xù)回升，在20 min 時達到最大值，為原始值的12 倍，此時紅色性征得到最大體現(xiàn)。原始布樣顯現(xiàn)藍色性征，之后隨漂白的進行，b*值沿相反方向變化，開始顯現(xiàn)黃色性征，在進行到5 min 時，黃色性征得到一定程度的加強，在漂白至15 min 時，b*上升到最大值，此時黃色性征最強，之后隨時間的延長，b*有少量下降，降低為最大值的93.4%，黃色性征下降不太明顯。

表2 漂白時間對硫化黑牛仔服裝色光的影響

由表3 可知，隨著漂白的進行，L*上升的速度很快，5 min 時，較原始L*值增加了50.0%，亮度得到很大的增強；隨著漂白的進行，L*繼續(xù)增加，布樣的亮度繼續(xù)增大，至15 min 時，布樣L*值達到最大，此時較原始布樣L*值增加了78.9%，亮度得到了很大的提高；此后，隨著漂白的繼續(xù)進行，L*下降，在進行到20 min 時，L*下降到最大值的97.1%，亮度變化不大。

表3 漂白時間對套染牛仔服裝色光的影響

由表3 可知，隨著漂白的進行，a*沿反方向增加，布樣的紅色性征較弱，綠色性征開始加強；進行到5 min 時，a*為-2，布樣的綠色性征較強；此后a*略增大，在10 min 時，a*絕對值降低到最大絕對值的68.4%，綠色性征有所下降；隨著時間的繼續(xù)延長，在15 min 時，a*達到最小值，此時布樣的綠色性征最為顯著；時間增加到20 min 時，a*略有增大，但幅度不大，綠色性征降幅不大。由表3 還可知，隨著漂白的進行，b*開始減小，進行到5 min 時，b*降低了53.6%，藍色性征得到很大加強；隨著漂白的進行，b*繼續(xù)減小，在10 min 時達到最小值，b*絕對值是原始樣b*絕對值的1.6 倍，藍色性征得到最大程度的體現(xiàn)；之后，隨著時間的繼續(xù)延長，b*開始增大，在20 min 時，b*絕對值達到最小值絕對值的83.1%，藍色性征較原始布樣有所增強。

2.2 KMnO4用量對牛仔服裝色光的影響

由表4 可知，靛藍牛仔服裝的L*隨著KMnO4用量的增加而迅速上升，亮度得到了很大提高；當(dāng)KMnO4用量為0%時，L*較原始布樣的L*沒有多大變化；隨著用量的增加，L*迅速上升，用量為1%時，L*增量達到79.7%，亮度變化非常大；隨用量的繼續(xù)增大，L*繼續(xù)增大，用量在4%時，L*達到最大值，為原始布樣L*的2.5 倍，亮度增加程度非常大。由表4可知，隨著KMnO4用量的增大，a*變化也較明顯，用量為0%時，a*迅速增大，增幅達600%，此時，紅色性征得到很大加強；隨著用量的繼續(xù)增加，a*開始向反方向增加，用量為1%時，a*為-3.34，布樣顏色開始顯現(xiàn)綠色性征；隨著用量的增加，綠色性征越來越強，用量為4%時，a*為-4.5，布樣綠色性征得到很大程度增強。由表4 還可知，隨著KMnO4用量的增加，b*呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，用量為0%時，b*減小，藍色性征有所增強；用量為1%時，b*達到最小值（-14.51），此時，b*絕對值較原始樣絕對值的增量為18.8%，布樣藍色性征得到最大體現(xiàn)；隨著KMnO4用量的繼續(xù)增大，b*開始增大，用量為4%時，b*絕對值減小到最小，為原始樣b*絕對值的89.3%，藍色性征較原始布樣有所下降。

表4 KMnO4用量對靛藍牛仔服裝色光的影響

由表5可知，硫化黑牛仔服裝經(jīng)過KMnO4漂白之后，色光變化很明顯，L*、a*、b*變化都很大。隨著KMnO4用量的增加，L*增加的幅度也很大，用量為0%時，L*稍有下降，幅度很小，可忽略不計；之后，L*開始上升，用量為1%時，L*達到原始值的1.4倍，亮度增加很快；隨著用量的繼續(xù)增大，L*繼續(xù)增大，在用量為4%時達到最大值，為原始值的2.2倍，布樣的亮度得到最大程度的顯現(xiàn)。由表5可知，隨著KMnO4用量的增大，a*變化曲線呈波浪狀，用量為0%時，a*迅速上升為原始值的7.6 倍，紅色性征大大增強；之后，a*略有下降，在1%時降到最小值，為原始a*的5.7倍，為a*最大值的50.7%，此時，紅色性征略有下降；隨著用量的繼續(xù)增大，a*繼續(xù)增大，在用量為2%時達到最大值，為原始a*的11.4 倍，紅色性征得到最大程度的體現(xiàn)；此后，隨用量的繼續(xù)增大，a*出現(xiàn)波動，在3%時有所下降，在4%時有所上升，但變化幅度較小。由表5 還可知，隨著KMnO4用量的繼續(xù)增大，布樣的藍色性征逐漸減弱，黃色性征得到加強，用量為1%時，b*值為0.33，布樣開始顯現(xiàn)黃色性征，隨著KMnO4用量的增加，黃色性征不斷得到加強，在用量為4%時達到最大值。

表5 KMnO4用量對硫化黑牛仔服裝色光的影響

由表6 可知，經(jīng)過KMnO4漂白后，套染牛仔服裝的亮度大大增強；KMnO4用量為0%時，L*值增量不大，僅為0.06%，此時布樣亮度變化不大；用量為1%時，L*值增量變大，為69.6%；隨著用量的繼續(xù)增大，L*在KMnO4用量為3%時達到最大值，為原始布樣的1.9 倍，此時亮度達到最大；之后，隨著用量的增大，L*開始下降，幅度不大，可忽略不計。由表6 可知，當(dāng)KMnO4用量為0%時，a*為原始布樣a*的1.1倍，此時，布樣的紅色性征最明顯；隨著KMnO4用量的繼續(xù)增大，a*開始沿反方向增加，布樣顯現(xiàn)綠色性征，在KMnO4用量為4%時達到最大值，綠色性征得到最大顯現(xiàn)。由表6 還可知，隨著KMnO4用量的變化，b*變化比較復(fù)雜；用量為0%時，b*為-4.97，在原始基礎(chǔ)上減小了55.8%，為最小值，此時，藍色性征得到最大顯現(xiàn)；隨著用量的增加，b*開始緩慢增大，在2%時增大到最大值，此時的b*絕對值為原始布樣b*絕對值的1.1 倍，b*最小值絕對值的70.0%，藍色性征有較大下降；隨后，隨著用量的繼續(xù)增大，b*有下降趨勢，在用量為3%時，b*絕對值為原始布樣絕對值的1.3 倍；之后b*開始增大，在用量為4%時，b*絕對值增大到最小值絕對值的71.2%，藍色性征較原始布樣有所加強。

表6 KMnO4用量對套染牛仔服裝色光的影響

2.3 H3PO4用量對牛仔服裝色光的影響

由表7 可知，隨著H3PO4用量的增大，靛藍牛仔服裝色光變化較明顯，L*增幅很大，a*變化也較大，b*有所下降。H3PO4用量影響介質(zhì)的pH，介質(zhì)的酸性增強時，KMnO4的氧化性增強。當(dāng)H3PO4用量為0%時，L*值迅速上升到原始值的2.5 倍；L*值在H3PO4用量為1%時達到最大值，為原始L*值的2.7倍，亮度增幅很明顯；隨著H3PO4用量的繼續(xù)增加，L*值有所下降，在H3PO4用量為3%時下降到最小值，此時L*為原始值的2.4 倍，為最大值的87.7%，亮度下降比較明顯；之后L*有所回升，當(dāng)H3PO4用量增加到4%時，L*為最大值的99.7%，亮度值較原始布樣有較大提升。由表7 可知，原始靛藍布樣顯示紅色性征，反應(yīng)開始后，布樣開始顯示綠色性征，且上升速度非常快；當(dāng)H3PO4用量為0%時，a*為-5.02，此時，綠色性征體現(xiàn)得最明顯；之后，隨著H3PO4用量的繼續(xù)增加，a*絕對值有所下降，在用量4%時降低到最小值，為最小值絕對值的83.1%，較漂白初期綠色性征下降較多。時，b*絕對值為原始樣絕對值的74.2%，藍色性征減弱比較明顯；之后，隨著H3PO4用量的繼續(xù)增加，b*絕對值開始上升，在H3PO4用量為3%時上升到最大值，較原始樣絕對值增幅較小，藍色性征表現(xiàn)相近，之后b*絕對值開始下降，在H3PO4用量為4%時，b*絕對值僅為原始樣絕對值的62.9%，藍色性征下降較多。

表7 H3PO4用量對靛藍牛仔服裝色光的影響

由表8可知，隨著H3PO4用量的增加，L*和a*的增幅較大，b*的變化也較顯著；在H3PO4用量為0%時，L*迅速上升到原始值的1.4 倍，亮度增量較大，隨著H3PO4用量的增大，亮度也相應(yīng)增大，在H3PO4用量為3%時達到最大值，此時，L*為原始值的2.0 倍，亮度大大增強；之后，L*有所下降，在H3PO4用量為4%時，L*為原始值的1.9倍，整體上亮度增加比較大。由表8可知，隨著H3PO4用量的增大，a*增幅較大，用量在0%時，a*迅速上升到原始值的12 倍，紅色性征顯現(xiàn)程度得到很大加強，當(dāng)H3PO4用量為1%時達到最大值，為原始值的17倍，紅色性征繼續(xù)加強；之后，隨著H3PO4用量的增大，紅色性征有所減弱，當(dāng)H3PO4用量為4%時降低為原始值的10.6倍，為最大值的70.4%，整體來看，紅色性征較原始值有很大增幅。由表8還可知，當(dāng)H3PO4用量為0%時，布樣的藍色性征開始減弱，b*絕對值僅為原始布樣絕對值的2.3%；之后，隨著H3PO4用量的增大，布樣開始顯現(xiàn)黃色性征，且黃色性征不斷加強，當(dāng)H3PO4用量為3%時，黃色性征得到最大程度的體現(xiàn)，此時b*為3.55，此后，黃色性征有所減弱，為最大值的72.1%。

表8 H3PO4用量對硫化黑牛仔服裝色光的影響

由表9 可知，隨著H3PO4用量的增大，L*迅速增大，當(dāng)H3PO4用量為0%時，L*達到原始值的1.5 倍；隨著H3PO4用量的增大，L*繼續(xù)增大，在用量為2%時出現(xiàn)拐點，此時，L*為原始值的1.7 倍，為最大值的98.6%，亮度增幅較大；之后，L*有所下降，當(dāng)H3PO4用量為3%時，降幅不大，為最大值的94.1%；在用量為4%時達到最大值，此時，L*較原始值增幅達71.3%，整體上來說，亮度增加較為明顯。由表9 可知，隨著H3PO4用量的增大，布樣逐漸顯現(xiàn)綠色性征，當(dāng)H3PO4用量為0%時，布樣的紅色性征消失，綠色性征開始顯現(xiàn)；當(dāng)H3PO4用量為1%時，綠色性征有所減弱，僅為-0.02；之后，a*開始減小，在4%時達到最小值，此時，布樣的綠色性征得到最大程度的體現(xiàn)。由表9 還可知，隨著H3PO4用量的增大，b*開始增大，在H3PO4用量為1%時，增大到最大值，布樣藍色性征大大減弱；之后，b*開始隨著H3PO4用量的增大而增大，在H3PO4用量3%時上升到最小值，最小值絕對值為原始樣絕對值的1.6 倍，此時藍色性征有所增強；隨著用量的繼續(xù)增大，b*增大，b*絕對值降低為最小值絕對值的81.2%，為原始樣絕對值的1.3 倍，布樣的藍色性征有所增強。

表9 H3PO4用量對套染牛仔服裝色光的影響

3 結(jié)論

經(jīng)過KMnO4漂白之后，牛仔服裝的色光變化都非常明顯，這與KMnO4的強氧化性密切相關(guān)。隨著漂白時間的延長和KMnO4用量的增大，KMnO4分解出的活性氧[O]數(shù)量增多，氧化性大大增強；H3PO4用量變化影響介質(zhì)的pH，隨著用量的增加，pH 下降，KMnO4的氧化性增強。

3種牛仔服裝的L*（亮度）均得到顯著提高；靛藍牛仔服裝經(jīng)過KMnO4漂白之后，布樣原來的紅色性征減弱，綠色性征增強；硫化黑牛仔服裝的紅色性征得到增強，藍色性征減弱，呈現(xiàn)出一定的黃色性征；套染牛仔服裝的紅色性征減弱，綠色性征和藍色性征得到增強。