茶多酚對滌綸織物的保健染色工藝

韋蘇娟，符嘉琳，戴 悅，倪張根，王洛豪，張瑞萍

（1.南通大學杏林學院，江蘇南通 226019；2.南通大學紡織服裝學院，江蘇南通 226019；3.夢百合家居科技股份有限公司，江蘇如皋 226500）

當今消費者對于紡織品的要求不僅在于美觀，而且注重功能性和生態環保。茶多酚染色織物具有柔和的色澤并能獲得抗菌消臭以及紫外防護等性能，配合媒染劑不僅可以提高得色量，而且能提高織物的保健功能［1-3］。目前國內外的研究集中在茶多酚對絲綢、棉、麻、羊毛等織物的染色，對合成纖維的研究較少［3-5］。滌綸是產量最大的合成纖維，用途廣泛，在家紡面料、汽車內飾和防護服領域占有很大比重。本研究采用茶多酚上染滌綸織物，通過單因素實驗分析茶多酚對滌綸織物的染色效果，以K/S 值為指標確定染色工藝，并測試染色織物的抗菌消臭效果。

1 實驗

1.1 材料

經編滌綸針織物［新世嘉紡織品（南通）有限公司］，茶多酚（蕪湖天遠科技開發有限公司），磷酸、乙酸、硼酸、氫氧化鈉、硫酸銅（分析純，上海潤捷化學試劑有限公司）。

1.2 儀器

YG（B）912E 型紡織品防紫外性能測試儀（溫州大榮紡織儀器有限公司），Datacolor 650 型測色配色儀（美國Datacolor 公司），pHS-25 型數顯pH 計（上海精密科學儀器有限公司），1XC-F1 全能型試色機（廈門瑞比精密機械有限公司），01AB-1 型電熱恒溫干燥箱，KQ-300VDB 型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 緩沖溶液的配制

將磷酸、硼酸和醋酸配制成0.04 mol/L 的混合酸，用0.2 mol/L NaOH 溶液調至所需pH。

1.3.2 染色工藝

茶多酚2%～10%(omf)，浴比1∶50，用Britton-Rob?inson 緩沖溶液配制染液使其具有不同pH，初始溫度50 ℃，以1 ℃/min 升溫到110～130 ℃，保溫20～60 min，降溫至70 ℃，水洗，在恒溫干燥箱中于80 ℃烘干。

1.3.3 CuSO4后媒染

CuSO43%(omf)，浴比1∶50，在恒溫水浴鍋中于45 ℃處理60 min。

1.4 測試

顏色參數：使用測色配色儀測試K/S值。

抑菌性能：菌種為大腸桿菌，按GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價 第3 部分：振蕩法》進行測試。

消臭性能：臭氣為氨氣。吸取0.1 mL 氨水于玻璃皿上，放置在干燥器底部。將織物剪成直徑4 cm 的圓形放置于干燥器托盤上，吸氨14 h，用100 mL 蒸餾水40 ℃萃取2 h。采用HJ 534—2009《環境空氣 氨的測定次氯酸鈉-水楊酸分光光度法》測定萃取液中的含氨量，通過下式計算消臭率：

2 結果與討論

2.1 不同pH 茶多酚溶液的顯色現象

由表1 可知，溶液的pH 不同，加入茶多酚后的顯色現象也不同。隨著pH 的增大，溶液顏色由淺黃變紅，并逐漸變成褐色。這是因為茶多酚是一類組成復雜、分子質量不同、極性與結構差異很大的多酚類衍生物混合體，茶多酚的主要成分為兒茶素類化合物，基本結構［6］如下：

表1 不同pH 茶多酚溶液的顯色反應

隨著溶液pH 增加，氧化速率增大，兒茶素及其聚合物A 環氧化生成醌，反應重復進行直至生成共軛醌發色團，使溶液顏色變深直至呈褐色［6］。

2.2 染色工藝優化

2.2.1 pH

pH 對織物K/S值的影響見圖1。

圖1 pH 對織物K/S 值的影響

由圖1 可知，隨著茶多酚染液pH 的增大，滌綸織物的K/S 值減小，說明染液堿性越強，越不利于茶多酚的上染。滌綸是疏水性纖維，結構緊密、結晶度高，因而水溶性染料對滌綸上染效果差，對其染色需采用結構簡單、相對分子質量較低的染料［7］。表1 中顯示，堿性越強，溶液顏色越深，這是茶多酚氧化聚合所致，但聚合后相對分子質量較大，不利于上染纖維；另外，茶多酚及其氧化聚合產物都含有大量酚羥基，在堿性條件下會發生離子化，使水溶性增加［6］，也不利于對滌綸的上染。茶多酚染液pH 為3 時可以獲得深色；染液pH 為5 時，染色織物顏色較深且鮮艷度較好；染液pH 為8時可得中淺色。

2.2.2 染色溫度

由表2 可知，茶多酚溶液在不同pH 下染色時，隨著染色溫度的升高，K/S 值增大。因為溫度升高，纖維無定形區的分子運動加劇，加快了茶多酚向纖維內部的擴散。當pH 為3 時，隨著溫度從110 ℃升高到120 ℃，K/S 值從0.252 0 增加至0.587 0，色深增加最明顯；當pH 為8 時，染色溫度升高至130 ℃，K/S 值降低，因為堿性環境和升高溫度均會加快茶多酚的氧化聚合，聚合產物相對分子質量大，影響了其對滌綸織物的上染。從染色效果和節約能源角度綜合考慮，茶多酚對滌綸織物的染色溫度選擇120 ℃。

表2 染色溫度對K/S 值的影響

2.2.3 染色時間

由表3 可知，當染色時間從20 min 延長到30 min時，滌綸織物的K/S 值增大，當染色時間從30 min 延長到60 min 時，pH 為8 的弱堿性染色K/S 值下降，這是因為高溫堿性環境下，茶多酚的氧化聚合反應迅速，染色時間過長，不利于茶多酚對滌綸織物的上染。

表3 染色時間對K/S 值的影響

2.2.4 茶多酚用量

由表4 可知，隨著茶多酚用量的增加，染色織物的K/S 值也有一定增加，在酸性條件下染色，當茶多酚用量大于5%(omf)時，織物會出現花斑現象，這是因為茶多酚分子中大量的酚羥基和苯環會發生氫鍵與疏水鍵的分子締合，茶多酚用量增加會促進締合現象的發生［6］；當pH 為8 時，茶多酚用量對織物K/S值的影響不大，這是因為堿性條件會引起茶多酚氧化聚合，不利于對滌綸織物的上染。

表4 茶多酚用量對K/S 值的影響

2.2.5 CuSO4后媒染

由表5 可以看出，不論茶多酚染液為酸性還是堿性，CuSO4后媒染均使染色織物的K/S 值增加，因為茶多酚上染后，吸附在滌綸表面的酚羥基與銅離子發生了絡合［8-9］，絡合物的形成使得織物的K/S值提高。

表5 CuSO4后媒染對K/S 值的影響

2.3 染色織物的抗菌消臭性能

由表6 可知，不論茶多酚染液為酸性還是堿性，染色織物都能獲得一定的抑菌率，這是因為茶多酚可以破壞微生物細胞膜的脂質層，從而導致微生物死亡；茶多酚堿性浴染色織物的抑菌率比酸性浴高，這是因為茶多酚及其單體對細菌的抑制作用較弱，而茶多酚的氧化聚合產物（如茶黃素、茶紅素）對細菌的抑制能力較強［6］，而隨著pH 的增加，茶多酚的氧化聚合程度增大。

表6 不同染液整理織物的抗菌消臭性能

茶多酚上染的滌綸織物具有消臭性能，因為酚羥基可與胺基、氨基等進行縮合、中和反應，消除游離在環境中的異味物質。茶多酚堿性浴比酸性浴染色織物的消臭率高［6］。茶多酚染色織物進行CuSO4后媒染后，織物的抑菌率和消臭率明顯提高，因為織物上吸附的酚羥基與Cu 離子形成了絡合物，具有良好的抗菌消臭性能［9］。

3 結論

（1）茶多酚對滌綸織物染色時，染液pH 越低，染色織物的K/S 值越大。茶多酚染液pH 為3時可以獲得深色；當染液pH 為5 時，染色織物顏色較深且鮮艷度較好；當染液pH 為8 時可得中淺色。茶多酚染色滌綸織物的優化工藝為：茶多酚用量5%(omf)，120 ℃染色30 min。

（2）茶多酚染色織物對大腸桿菌具有抑菌性，同時還具有消臭性能；硫酸銅后媒染提高了抑菌率和消臭率。