摘要：分析了pH值、金属离子对紫胶色素稳定性的影响,探讨了影响紫胶色素用于真丝织物染色的因素.结果表明,紫胶色素在酸性条件下较为稳定;紫胶色素用于真丝织物直接染色的最佳工艺条件:染浴pH值3,85℃染色60min;采用金属离子媒染处理后色光发生了变化,染色织物皂洗牢度明显提高,日晒牢度也有所提高;经紫胶色素染色的真丝织物具有优良的抗紫外性能.
关键词：紫胶色素;真丝;染色;媒染;牢度;抗紫外性能
天然染料与环境相容性好、低毒、低过敏,其在纺织品印染中的应用已经成为一种趋势.[1-3]紫胶是很小的紫胶昆虫吸取树脂而从虫体中分泌的一种天然树脂,因其颜色紫红,故称紫胶.紫胶在采集后通过加工,提取得到紫胶色素.紫胶色素是一种羟基蒽醌羧酸,由紫胶色酸A、B、C、D、E等组成,其中紫胶色酸A占85%.紫胶色素常作为天然日用红色素,用于加工糖果、饮料、化妆品等,具有色泽鲜艳,对人体无害等优点.[4-6]用于纺织品染色,符合生态、健康、舒适的要求.本文研究了pH值、温度、金属离子对紫胶色素用于真丝染色的影响,探讨了染色工艺条件,测试了染色后织物的皂洗和摩擦牢度以及抗紫外性能.
1.实验
1.1材料与仪器
织物:真丝电力纺11216.
药品:紫胶色素(实验室提取);硫酸亚铁、硼砂、盐酸、邻苯二甲酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、醋酸、醋酸钠(均为分析纯).
仪器:电热恒温水浴锅(上海博迅实业有限公司医疗设备厂),UV-2802PC/PCS型Unico紫外可见分光光度计(日本岛津),Nicolet5700型傅立叶红外光谱(美国Nicolet公司),LabsphereUV-1000F型纺织品抗紫外因子测试仪(美国Labsphere公司).
1.2紫胶色素染色
1.2.1直接染色
紫胶色素用量5%(owf),浴比为1∶50.
1.2.2真丝织物媒染
真丝织物的前媒和后媒工艺条件为:75℃,60min,浴比1∶50,除特别说明外,媒染剂硫酸亚铁用量为6%(owf).
1.3测试
红外光谱:采用KBr压片法,在红外光谱仪上测定紫胶色素-亚铁离子配合物的红外光谱;提升性:固定染浴pH=3,85℃染色60min,浴比为1∶50,取色素,对真丝织物进行染色后水洗,晾干,再测定织物的K/S值;上染速率:固定色素用量为5%(owf),染浴pH=3,浴比为1∶50,采用残液法分别测定不同温度下染色不同时间的上染百分率,作上染速率曲线;摩擦牢度:按GB/T3920-1997测试;皂洗牢度:按GB/T420-90测试;耐光牢度:按GB/T8426-1998测试;抗紫外性能:在织物抗紫外测试仪上测试织物紫外线透过率,用UPF指数表示织物的抗紫外性.
2.结果与讨论
2.1pH值对紫胶色素稳定性的影响
由图1可知,酸性条件下紫胶色素具有较好的稳定性,即使在高温条件下,紫胶色素最大吸收光谱也变化不大.而在pH=9时,低温条件下色素相对稳定;温度升高,紫胶色素稳定性下降,在90℃处理2h后色素颜色大部分褪去.说明紫胶色素用于纺织品的染色适合在酸性条件下进行,因此,紫胶色素染色实验主要在酸性条件下进行.
2.2金属离子对紫胶色素的影响
图2为紫胶色素与Fe2+配合前后的红外光谱,未配合前1652.3cm-1处为蒽醌上羰基CO的伸缩振动峰.配合物中1652.3cm-1处的峰基本消失,说明羰基与铁离子发生了配合,而462.5cm-1处的峰是Fe—O的伸缩振动峰.金属离子与紫胶的配合作用可用于紫胶色素染色时的媒染,选择不同的金属离子可以获得不同的色泽.
2.3紫胶色素的染色性能
2.3.1紫胶色素直接染真丝的影响因素
紫胶色素直接染真丝的正交实验结果见表1.
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由表1可知,影响作用最大的是pH值,随着pH值的增加,K/S值明显降低,在pH=3左右时紫胶色素能稳定地保持其颜色.其次,蚕丝等电点时的pH值为3.5~5.2,染液的pH值低于等电点,纤维中带正电的氨基增多,有利于染料中的阴离子与纤维结合.时间和温度对染色织物的K/S值也有一定影响,温度升高和时间延长有利于色素的上染.综合考虑,确定直接染色的最佳条件为:染浴pH=3,85℃染色60min.
在最佳工艺条件下对色素的提升性进行实验,由图3可知,在紫胶色素用量<8%(owf)时,随着紫胶色素用量的增加,K/S值明显增加,具有较好的提升性.
2.3.2紫胶色素对真丝的上染速率
从图4中看出,紫胶色素对真丝直接染色,初期的上染速率很快,初染率很高,染色半染时间很小,说明染色很快就能达到平衡.故在实际染色过程中,必须注意控制匀染性.另外,紫胶色素直接上染真丝织物的最终上染率随染色温度的变化而有所不同.在实验范围内,上染百分率随温度的升高而有所下降,75℃时,上染百分率可达67.64%.
2.3.3媒染对紫胶色素染色性能的影响
表2织物K/S值看出,铁媒处理提高了织物的染色深度;由颜色特征值L*、a*、b*值看出,直接染色的亮度最高,颜色偏红光、偏黄光,经媒染处理后,织物颜色变暗.采用先媒后染工艺的织物为褐紫色,而采用先染后媒和先媒后染再媒工艺的织物为深褐色,颜色的变化是由于铁离子与紫胶色素产生配合的结果.另外,媒染处理可明显提高皂洗牢度,原因是媒染剂中的金属离子在染料和纤维之间起了桥梁作用,强化了染料的固着.配合物的形成提高了染料的化学稳定性与日晒牢度.摩擦牢度下降是配位过程中染料聚集和向表面移动的结果.
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采用不同用量媒染剂对真丝织物进行预媒处理,再用紫胶色素进行染色,由图5可知,不同媒染剂用量条件下,随着紫胶色素用量的增加,染色织物的K/S值均增大.但若固定紫胶色素用量,并没有K/S值随媒染剂用量增大而增大的规律,故媒染剂用量为3%~4%左右即可.
2.4抗紫外性
由表3可知,经紫胶染色后真丝织物具有较高的UPF指数(UPF指数>30的织物被认为具有抗紫外性能),且媒染处理能进一步提高UPF指数.说明用紫胶色素染色后织物具有优良的抗紫外功能.
由图6可知,紫胶色素在紫外区具有十分强烈的吸收,最大吸收波长在295nm左右.由此说明,紫胶色素染色织物的抗紫外性能是紫胶色素在紫外区有强烈吸收的缘故.
3.结论
(1)紫胶色素在酸性条件下较为稳定,碱性条件下稳定性较差,可选择在酸性条件下用于纺织品的染色.
(2)紫胶色素可与众多金属离子发生配合反应,改变色素的最大吸收波长,可选用不同的金属离子作为媒染剂,以得到不同颜色的染色产品.
(3)紫胶色素用于真丝织物直接染色的最佳条件:染浴pH=3,85℃染色60min.染色过程中初期上染速率较快,需要适当控制匀染性.
(4)媒染处理可明显提高染色织物皂洗牢度,日晒牢度也有所提高,但摩擦牢度有所下降.
(5)经紫胶色素染色后真丝织物具有优良的抗紫外性能,是由于紫胶色素在紫外区有强烈吸收的缘故.
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(责任编辑：leonlee07)
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