超聲輔助蘇木染料棉織物染色性能研究

楊艷鳳，胡雪敏，王 碩

（河北科技大學紡織服裝學院，河北石家莊 050018）

天然染料是指沒有或者極少經過化學加工的染料，其中，植物染料是天然染料的主體[1]。隨著合成染料的出現，天然染料由于色譜不全、色牢度較差等缺點而逐漸被取代[2]。但合成染料在生產和使用過程中會造成環境污染，消耗大量能源，對人類身體健康造成威脅。天然染料因良好的環境相容性、抗菌等優點而重新受到重視[3]。

蘇木染料是一種傳統的植物染料[4]，其主要色素成分為蘇木素和蘇木精?；ㄐ竞猩兀卦诓煌琾H下提取，呈現不同的顏色[5-8]。以染絲綢為例，蘇木染色機理主要是蘇木中含微黃色結晶的蘇木素經氧化后生成氧化蘇木素；由于蘇木素中與醌基相鄰的羥基在一定pH下存在離解平衡，在不同pH水溶液中會發生變色行為，加入媒染劑后與氧化蘇木素形成配合物，從而上染織物[9-10]。先前有研究表明，蘇木能夠上染包括棉在內的多種織物[11-13]，但這些染色行為都需要在較高溫度下進行，低溫染色的報道相對較少。

本項目分別采用NaCl、Na2SO4作為促染劑，明礬作為媒染劑，通過超聲輔助的方法對棉織物進行染色，從而提高染色牢度和速率。對有無超聲輔助染色性能進行對比，并對兩種情況進行L9(33)正交實驗，分析溫度、浴比和時間對染色性能的影響。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：純棉漂白布（50×50、144×80），蘇木，去離子水，明礬，NaCl，Na2SO4。

儀器：DF-101 恒溫水浴鍋，加熱套，烘箱，超聲儀，摩擦牢度儀。

1.2 染色工藝

1.2.1 染料的提取

將25 g蘇木剪碎，用500 mL去離子水沸煮2 h，過濾得到蘇木染液。

1.2.2 染色流程

同浴染色流程如下：

先染色后媒染流程如下：

1.3 測試

采用UV5100 紫外-可見光分光光度計測定染液的最大吸收波長；采用Color i5計算機測色配色儀（美國GretagMacbeth）測定織物的K/S值；采用摩擦牢度儀（溫州大榮紡織儀器有限公司）按GB/T 29865—2013測定染色織物的耐摩擦色牢度。

2 結果與討論

2.1 染色方法

對不同染色方法得到的染色效果進行比較（染液最大吸收波長為555 nm，吸光度為2.147）。由表1 可以看出，先染色后媒染的純棉織物K/S值為1.12，同浴染色的棉織物K/S值為2.19。由此可見，同浴染色具有更高的染色深度，故選擇同浴染色方法。

表1 不同染色方法的染色結果

2.2 助劑選擇

采用NaCl 和Na2SO4作為促染劑，染色方法采用同浴染色，其他條件均相同，染色結果見表2。當元明粉（Na2SO4）作為促染劑時，K/S值為2.48，NaCl的K/S值為2.29，元明粉作為促染劑有更高的染色深度。因此，促染劑選擇Na2SO4。

表2 不同促染劑染色結果

2.3 超聲輔助染色

以明礬為媒染劑，元明粉為促染劑，采用同浴染色工藝，選取溫度、浴比、時間3個因素，每個因素選取3個水平L9(33)進行正交實驗，在有超聲輔助和無超聲輔助條件下測量K/S值、耐摩擦色牢度等數據，判斷溫度、時間、浴比對染色性能的影響，結果如表3 和表4所示。

從表3可知，極差從大到小為：溫度和浴比、時間，說明在無超聲輔助的條件下，影響顏色深度的主要因素為溫度和浴比。從表4 可知，極差從大到小為：浴比、時間、溫度，說明在超聲輔助實驗中，影響染色深度的主要因素為浴比，而溫度的影響最小。由此可見，超聲輔助染色能夠有效降低染色溫度。

表3 無輔助下蘇木上染純棉織物的正交實驗

續表3

表4 超聲輔助下蘇木上染純棉織物的正交實驗

針對上述測試結果，在30 ℃、60 min、浴比1∶30條件下對有無超聲輔助染色做單因素實驗，測試結果如圖1、表5所示。

圖1 有無超聲輔助的K/S值曲線圖

表5 有無超聲輔助的染色性能

由圖1、表5可見，超聲輔助下蘇木上染純棉織物的染色效果優于無超聲輔助（染液最大吸收波長571 nm，吸光度2.280）。

3 結論

蘇木上染棉織物采用同浴染色，以元明粉作為促染劑。超聲輔助下蘇木上染棉織物的染色效果優于無超聲輔助。