姜黃植物染料在棉麻毛織物上的工藝研究

楊夢林，汪黎明

（青島大學，山東 青島 266071）

1 背景介紹

植物染色是指人們從花草樹木中提取色素作為染色原料進行染色，也稱草木染色[1]。但是，由于歷史因素和植物染自身條件限制，在歷史資料和相關記載中很少看到關于植物染比較系統、全面化的理論研究[2]。通過查閱文獻資料發現，發展至今的植物染寥寥無幾，市面上能見到的植物染產品也以藍染居多，尤其在家紡產品中，很少有其他色系的植物染。因此，選擇黃色系植物染料—姜黃作為實驗材料進行染色分析[3]，以期實驗成果能為姜黃色素在家紡產品上的應用提供借鑒。

2 實驗部分

2.1 實驗原料及儀器

2.1.1 織物

純棉布（40支，魯泰集團）；純麻布（30支，魯泰 集團）；純毛布（80支，江蘇陽光集團）。

2.1.2 試劑

姜黃提取物（分析純，國藥試劑集團公司）；明礬、檸檬酸、皓礬、白礬（均為分析純）。

2.1.3 儀器

磁力攪拌器（MS-H-S10，湖南力辰儀器科技有限 公司）；電子天平（PB-10，德國賽多利斯集團）；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-91011A，上海三發科學儀器有限公司）；恒溫振蕩器（SHA-B，國華企業有限公司）；超聲波清洗機（SB25-12DTD，深圳市冠博科技實業有限公司）；鼓風干燥箱（HWL-70，天津市萊玻特瑞儀器設備有限公司）；計算機測色配色儀（Colori7，愛色麗公司）。

2.2 工藝流程

準備10 cm×10 cm的棉、麻、毛布各若干塊，根據浴比配好染液（染液浴比為1∶30），用磁力攪拌器攪拌30 min，使染料充分溶解，放入樣品后密封，在恒溫震蕩鍋中浸染30~80 min，溫度為35~95 ℃，染色后進行皂洗，再放入烘布機烘干后進行測試。

2.3 染色性能測試

K/S值是評價染料染色性能的重要指標之一，K/S值越大，染料染色性能越好。采用D65光源，以10°視角，利用Colori7計算機測色配色儀測定染色織物的K/S值。

3 實驗結果

3.1 染液質量濃度

從圖1可以看出，在其他變量一定的條件下，隨著染液質量濃度的增加，棉、麻、毛織物的K/S值均呈現升高的趨勢，其中，毛織物的變化較為明顯。通過色樣分析能看到棉、麻、毛明顯的色彩變化，姜黃的染色效果比較穩定，在棉、麻上染的色樣呈現偏亮黃色。棉織物在染液質量濃度為15 g/L時，上色較為均勻且色調明亮，呈現明亮黃色；麻在質量濃度為20 g/L時，色調較為明亮，飽和度較高；毛織物在質量濃度為15~25 g/L時，色彩變化較為穩定，呈現姜黃色。相比于棉、麻，毛的顏色更深更重，偏橘黃色，說明當染液作用在毛織物上時，染色效果更好。因此，從實際染色效果以及經濟成本考慮，棉、麻、毛織物的最佳染色質量濃度分別為15、20、15 g/L。

圖1 姜黃質量濃度對棉、麻、毛織物染色效果的影響

3.2 染色溫度

由圖2可知，溫度對織物上染效果有顯著的影響。隨著溫度的升高，K/S值也逐步增加，棉、麻在35~45 ℃時染色深度都較淺，且兩者相差無幾，K/S值在55 ℃和75 ℃時均明顯升高，但在75 ℃后趨于平緩，無明顯升高。也就是說，染液在75 ℃下對棉、麻織物已達到較好的染色效果。毛織物的K/S值隨著溫度的升高而不斷增大，在65 ℃時有明顯的增加，這是由于毛織物在溫度不斷升高時，羊毛鱗片被打開，更容易吸收染液，會提高染色程度，但因毛織物不耐高溫，染色溫度適合70~80 ℃。同時，從棉、麻、毛織物的顏色特征方面進行分析，姜黃植物染料用于直接染色可以呈現亮黃色效果，隨著溫度的升高，雖然染色深度也在增加，但顏色稍顯暗淡。

圖2 上染溫度對棉、麻、毛織物染色效果的影響

3.3 染色時間

從圖3可以看出，在其余變量相同的情況下，隨著染色時間的延長，毛織物的K/S值先降低后上升，在70 min左右趨于平緩，說明并非時間越長K/S值越大，待情況穩定后，染色深度受時間的影響已經不再明顯；通過棉、麻織物可以更清晰地看到，棉織物的K/S值在染色65 min左右時趨于平緩，而麻織物在染色60 min后便出現染色深度降低的情況，說明隨著染色時間的延長，染料的色素分子會不斷分解，降低染料對織物的附著率，進而影響染色深度。因此，姜黃對棉、麻、毛織物的染色時間控制在50~60 min較好。

圖3 上染時間對棉、麻、毛織物染色效果的影響

3.4 染液酸堿度

姜黃染料本身偏酸性，特點也是耐酸不耐堿。由圖4可知，姜黃在堿性條件下變化較為明顯，K/S值明顯降低，而且出現了染色極為不勻的情況，可能與姜黃植物染料自身的化學結構有關。其分子結構中存在多個雙鍵、酚羥基、羰基等，因此化學反應較強、著色力高、色澤鮮艷，在酸性條件下染色效果較好。毛織物在pH為2時，呈現亮黃色，在pH為6時，K/S值達到最高。雖然其K/S值較高，但顏色略顯暗淡，這是因為pH與K/S值呈負相關。同樣，棉、麻織物的染色深度均隨著pH的增大明顯降低，根據色樣分析可以看出，在pH為8時，色樣呈現黃灰白色調，且有染色不勻的情況。因此，結合K/S值以及染料自身效果考慮，染色的pH選擇2~4比較合適。

圖4 酸堿度對棉、麻、毛織物的染色效果

3.5 浴比

在染液質量濃度、染色時間及溫度一定的條件下，通過單因素實驗測試浴比對織物染色效果的影響。由圖5可知，隨著浴比的增大，著色率增加，K/S值隨之增加，染色效果較好；相反，當浴比較小時，會出現染色不勻、K/S值較低的情況，可能是因為浴比較小時染液用量較少，使織物無法充分浸泡，出現無法吸收染料導致染色效果較差的情況。毛織物由于吸附染料的能力較強，染色效果相對較好，并未出現染色不勻的情況，但綜合數據可以看出，在浴比為1∶30時，染色均勻度及K/S值較好；而麻、毛織物隨著浴比的增大，染色更加均勻，浴比在1∶40時比在1∶30時顏色更深，偏暗黃，但是考慮到染液節約問題，浴比應定為1∶30。同樣，棉、麻織物在浴比為1∶30條件下，染色均勻且顏色變深。

圖5 上染浴比對棉、麻、毛織物染色效果的影響

4 結論

根據以上研究，確定了姜黃染料在棉、麻、毛織物上的染色效果及色樣展示（表1）。

表1 姜黃在棉、麻、毛織物上的最佳染色參數

綜上所述，可以得到姜黃實現最佳染色效果的條件，姜黃染料可直接染色于棉、麻、毛織物且染色效果較好，可作為黃色系染料使用并不斷開拓應用價值。

（1）姜黃染料具有較好的染色效果，使用較低質量濃度的染液直接染色，便能在棉、麻織物上染出非常飽滿的亮黃色，在毛織物上染出顏色較深的姜黃色。同樣質量濃度的姜黃染液在不同織物上染出的色彩飽和度關系是毛織物＞麻織物＞棉織物。

（2）姜黃染料在麻織物上染出的顏色偏亮黃色，在毛織物上染出的顏色偏姜黃色。在棉、麻、毛3種織物上使用皓礬（媒染劑）均會產生比較好的色彩效果，且毛織物的反應更大，顏色變化更多。根據中國的色彩名稱來看，姜黃染料在毛織物上一般呈現萱草色，與在棉、麻織物上染色相比，色彩飽和度偏低。

（3）當棉、麻織物的K/S值較低，色彩飽和度偏高時，多呈現藤黃、亮黃、鵝黃等色彩。對于棉、麻織物可使用姜黃染料直接染色。

（4）姜黃染料耐酸不耐堿，染料在堿性條件下會變成紅色，染色的織物泡在堿性洗滌劑下會出現掉色情況，姜黃的最佳染色pH為偏酸性，pH為2~4。

5 結語

以黃色系植物染料—姜黃為染色原料，通過浸染的方式在棉、麻、毛織物上開展染色實驗。結果顯示，姜黃染料在棉、麻、毛織物上均能染出比較明亮的黃色，而在毛織物上染色程度更深，偏姜黃色。通過實驗確定了適合棉、麻、毛織物的最佳染色條件，在毛織物上的染色效果最好；通過酸堿度測試也得出了姜黃染料在酸性條件下染出的色彩更亮，且純度更高。