火炬樹(shù)果穗染料對(duì)4種纖維的染色性能

于 穎

（遼東學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，遼寧丹東 118000）

火炬樹(shù)為漆樹(shù)科鹽膚木屬植物，別名鹿角漆、火炬漆［1］，在我國(guó)各地園林、綠地普遍栽培，為理想的水土保持和園林風(fēng)景造林用樹(shù)種，其根、葉、花等均有十分廣泛的用途，尤其果穗多而大，鮮紅錐狀直立，形同火炬，宿存時(shí)間長(zhǎng)，從其中提取的色素因黃酮類(lèi)含量較高而具有強(qiáng)大的抗氧化性和抗菌活性，在食品著色方面有一定的應(yīng)用［2-3］，而作為染料在紡織品染色方面暫無(wú)相關(guān)報(bào)道。火炬樹(shù)果穗染料中的色素主要為花色苷素黃酮類(lèi)化合物，其中還含有1%以上的火炬紅苷（化學(xué)式如下），火炬紅苷是具有光澤的紅色粉末，易溶于水和乙醇而水解成紅色染料。本研究將火炬樹(shù)果穗染料應(yīng)用在4 種纖維上，并對(duì)其染色效果進(jìn)行對(duì)比，既拓展了紡織品染色天然染料的來(lái)源，降低了染色成本，又提高了火炬樹(shù)的附加值。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

纖維：100%柞蠶絲（江蘇南通市海門(mén)市晨碩蠶絲廠），100%羊毛纖維（河北日伊豐達(dá)絨毛加工有限公司），大豆蛋白復(fù)合纖維（河南淮陽(yáng)華康生物化學(xué)工程聯(lián)合集團(tuán)公司），牛奶蛋白纖維（上海正家牛奶絲科技有限公司）。藥品：火炬樹(shù)果穗（采自遼東學(xué)院校園內(nèi)），硫酸亞鐵、硫酸鋁鉀、硫酸銅、氯化鑭晶體、碳酸鈉、醋酸（均為分析純），中性皂液（市售）。

1.2 儀器

UV-1201 型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京瑞麗分析儀器公司），AL-IC 型分析天平［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］，SHZ-88 型水浴恒溫振蕩器（江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠），PHS-3C 精密pH 計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司），Y571-L 型染色摩擦牢度儀（萊州市電子儀器有限公司），SC-80A 色差儀（北京康光儀器有限公司），Datacolor-400 電腦測(cè)色配色儀（美國(guó)Datacolor 公司），H-24CF 型耐洗色牢度儀（廈門(mén)Rapid 公司），60 目標(biāo)準(zhǔn)篩，DHG-9203A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（江蘇華青流體科技有限公司）。

1.3 火炬樹(shù)果穗染料的制備及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

稱(chēng)取除籽晾干、粉碎后過(guò)60 目篩的火炬樹(shù)果穗10 g，按料液比為1∶30 加入蒸餾水，提取溫度50 ℃，提取時(shí)間60 min，提取后的殘?jiān)尤胝麴s水，料液比為1∶20，提取溫度50 ℃，提取時(shí)間30 min，冷卻后過(guò)濾殘?jiān)：喜纱翁崛∫海ㄈ葜?00 mL 容量瓶中。測(cè)定提取液對(duì)溫度、pH 的穩(wěn)定性。

1.4 染色工藝

直接染色：以火炬樹(shù)果穗提取液作為染液，用醋酸-碳酸鈉調(diào)節(jié)pH 為4，染色溫度分別為羊毛和柞蠶絲80 ℃，大豆蛋白和牛奶絲60 ℃，染色時(shí)間均為45 min，浴比為1∶30，取出經(jīng)3 g/L 皂液于50 ℃清洗10 min，水洗，烘干。

媒染染色：先將4 種纖維按照直接染色條件進(jìn)行染色，再加入5.0 g/L 媒染劑（稀土LaCl3·7H2O 用量為1.0 g/L），浴比為1∶30，染色溫度分別為羊毛和柞蠶絲80 ℃，大豆蛋白和牛奶絲50 ℃，pH=4.5，染色時(shí)間均為30 min，取出經(jīng)5.0 g/L 皂液于40 ℃清洗10 min，水洗，烘干。

1.5 測(cè)試

顏色特征值：利用測(cè)色配色儀在D65光源下測(cè)試K/S值（顏色深度）、L*（亮度值）、a*（紅綠色度值）、b*（黃藍(lán)色度值）、c*（彩度值）、H*（色相）。

色牢度：按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取泛虶B/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取愤M(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 火炬樹(shù)果穗染料的穩(wěn)定性

2.1.1 酸堿度對(duì)染料吸光度及顏色的影響

在室溫下，用醋酸-碳酸鈉調(diào)節(jié)染料的pH 為1～12，測(cè)定不同pH 條件下染料吸光度及顏色的變化。由表1 可知，當(dāng)pH 小于5 時(shí)，染料顏色鮮紅，吸光度較高；在弱酸性及中性條件（pH=6～7）下，染料紅色減弱，吸光度減小；在堿性條件下，顏色由藍(lán)黑色變?yōu)樗{(lán)綠色，且隨著pH 升高顏色加深，吸光度變化明顯。染料顏色的變化是由色素結(jié)構(gòu)發(fā)生變化所致，說(shuō)明染料的顏色和穩(wěn)定性易受pH 影響。在酸性條件下，色素的穩(wěn)定性好，在堿性條件下穩(wěn)定性較差。因此，火炬樹(shù)果穗染料適用于酸性環(huán)境。

表1 不同pH 條件下染料的吸光度及顏色變化

2.1.2 溫度對(duì)染料吸光度及顏色的影響

在pH=4 的條件下，量取火炬樹(shù)果穗染料多份，分別在30～100 ℃下處理30 min，測(cè)定各溶液的吸光度并觀察顏色。由表2 可知，溫度對(duì)染料的色澤及吸光度影響較小。隨著溫度的升高，顏色鮮艷度和吸光度變化微小，無(wú)渾濁現(xiàn)象，說(shuō)明染料具有很好的耐熱穩(wěn)定性，能保證在較高染色溫度下使用。但溫度過(guò)高對(duì)色素的減色作用增強(qiáng)，染料中紅色素略有損失，所以應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間接觸高溫，使用時(shí)不宜超過(guò)80 ℃。

表2 溫度對(duì)染料吸光度及顏色的影響

2.2 火炬樹(shù)果穗染料對(duì)4種纖維染色性能的比較

2.2.1 顏色特征值

由表3 可以看出，各染色纖維得色較深，特別是在媒染劑作用下，K/S值進(jìn)一步提高，這說(shuō)明染料和纖維間有良好的親和性。4 種纖維直接染色和媒染染色均為羊毛的K/S值最高，其次是柞蠶絲，牛奶蛋白的K/S值略高于大豆蛋白。這是由于4 種纖維都屬于蛋白質(zhì)纖維，蛋白質(zhì)的基本組成為氨基酸，結(jié)構(gòu)通式為NH2CHRCOOH。羊毛中酸堿性和極性氨基酸含量多，化學(xué)反應(yīng)性較蠶絲活潑；羊毛纖維表面的鱗片層較緊密，鱗片內(nèi)部正副皮質(zhì)層含有較多的極性基團(tuán)，染座多于蠶絲，所以大部分染料在羊毛上的得色高于蠶絲［4］。牛奶蛋白和大豆蛋白纖維的氨基酸總含量相近，但少于羊毛和蠶絲［5-7］，染料、纖維之間的庫(kù)侖引力較弱，導(dǎo)致上染速率慢，平衡后染料上染纖維量少［8-9］，所以牛奶蛋白和大豆蛋白纖維的K/S值小于羊毛和蠶絲。在相同的染色條件下，達(dá)到上染平衡時(shí)，牛奶蛋白纖維上的染料濃度高于大豆蛋白，即牛奶蛋白對(duì)染料的吸附量高于大豆蛋白［10］，因此，牛奶蛋白的K/S值高于大豆蛋白。

由表3 還可知，不同媒染劑對(duì)4 種纖維K/S值的影響由大到小依次為Fe2+、稀土、Al3+、Cu2+、直接染色。Fe2+媒染對(duì)染色纖維的顏色影響最大，與直接染色相比，纖維K/S值增加最多，染色纖維呈現(xiàn)墨綠色和深橄欖綠色；稀土作為媒染劑可起到勻染和染色增深等作用，K/S值明顯增大，染色纖維呈現(xiàn)均勻的琥珀色和小麥色；Al3+媒染纖維的K/S值變化也較大，染色纖維呈現(xiàn)珊瑚紅和沙棕色；Cu2+媒染纖維的K/S值增加幅度最小，染色纖維呈現(xiàn)蘆葦綠色和淡綠色。

表3 染色纖維的顏色特征值

2.2.2 染色牢度

由表4 可知，4種纖維經(jīng)火炬樹(shù)果穗染料染色后，除大豆蛋白纖維的耐皂洗色牢度稍差外，其余染色纖維的色牢度均較好。經(jīng)不同媒染劑媒染后，4 種染色纖維的色牢度均較好，達(dá)到3 級(jí)及以上，其中羊毛和柞蠶絲鐵媒染達(dá)到4 級(jí)。媒染還進(jìn)一步提高了牛奶蛋白纖維的耐皂洗色牢度以及大豆蛋白纖維的耐摩擦色牢度。

表4 染色纖維的色牢度

3 結(jié)論

（1）火炬樹(shù)果穗染料的顏色和穩(wěn)定性易受pH 影響，有較強(qiáng)的耐熱性，可在pH 小于等于5、80 ℃以下使用。

（2）火炬樹(shù)果穗染料著色力強(qiáng)，對(duì)4 種纖維有著優(yōu)良的親和性，無(wú)論直接染色還是媒染都易上染，染色纖維有多種色相，彌補(bǔ)了天然染料色相的不足。

（3）除大豆蛋白纖維直接染色的耐皂洗色牢度稍差外，其余纖維直接染色和媒染色牢度均較好，達(dá)到3級(jí)及以上。