天然植物染料西红花对真丝织物染色

柯贵珍

(武汉纺织大学 纺织与材料学院，武汉 430073)

天然植物染料西红花对真丝织物染色

柯贵珍

(武汉纺织大学 纺织与材料学院，武汉 430073)

对西红花色素的稳定性，以及西红花色素对真丝织物染色性能进行了分析、探讨，分别通过单因素实验和正交实验确定了直接染色和预媒染染色的工艺方案。实验结果表明，西红花色素对酸性环境和常见金属离子有较好的稳定性，对真丝织物染色具有较好的上染性能。

天然染料；西红花；真丝织物；染色性能

西红花是鸢尾科番红花属植物番红花(Crocus sativusL.)的干燥柱头。西红花药用范围广，具有活血通经、养血袪瘀、消肿止痛等功能。西红花酸(Crocetin)是西红花的主要有效成分之一，具有不饱和共轭烯酸结构，属类胡萝卜素物质[1-2]。西红花不仅药用广泛，疗效显著，还大量用于日用化工、食品、染料工业，是美容化妆品和香料制品的重要宝贵原料。因受来源的限制，西红花目前用于染色的并不多[3]，为拓展其在染色方面的应用，本研究对西红花色素的稳定性及其对真丝的直接染色和预媒染染色进行了探讨。

1 实验部分

1.1 实验材料

织物：电力纺真丝织物(市购)。

药品试剂：西红花(市购)，乙酸、无水碳酸钠、硫酸锌均为分析纯试剂。

1.2 实验方法

1.2.1 西红花色素的吸收光谱及稳定性测定

将西红花干药材捣碎成细屑，于60 ℃水浴中浸提，在UV-2550型紫外可见光分光光度计上测试不同波长下西红花提取液的光密度，并作出吸收光谱曲线。测西红花提取液在不同浓度的金属离子溶液中和不同pH值条件下的吸光度，观察其稳定性。

1.2.2 染色试验

取1g西红花置于100 mL水中，在60 ℃下水煮45 min后定容至100 mL，规定所得染液的质量浓度为A，若所取的西红花为1.5 g或0.5 g，那么染液质量浓度即为1.5 A或0.5 A。采取不同的工艺条件对蚕丝织物进行直接染色和预媒染染色，对染色织物的K/S值和色度指标进行评价分析。

1.2.3 K/S值测定

织物的染色效果按K/S值来分析。K/S值表示颜色的表观深度，其大小用Kubelka-Munk公式来表示：

式中：K为吸收系数，S为散射系数，R为反射率。

用带积分球和色彩分析软件等附件的UV-2550型紫外可见光分光光度计测定，测量条件为CIE D65光源，10°标准视角。

1.2.4 染色牢度的测试

染色织物的皂洗牢度按GB/T 3921.1－1997《纺织品 色牢度检测方法 耐洗色牢度的检测方法》测定，摩擦牢度按GB/T 3920－1997《纺织品 色牢度的测试方法 耐摩擦色牢度的检测方法》测定。

2 结果与讨论

2.1 吸收光谱测定

将西红花的水提取液稀释后在波长为200～800 nm范围内用分光光度计测其吸光度。其光谱特征曲线如图1所示，由图可知西红花色素的最大吸收波长在400 nm附近。

图1 西红花提取液的吸收光谱Fig.1 Absorption Spectrum of Saffron Extraction

2.2 色素稳定性评价

2.2.1 常见金属离子对色素稳定性的影响

取西红花提取液若干份，分别加入不同浓度的NaCl，KCl，CaCl2溶液，置于暗处，1 h后取样测定其吸光度值，结果如表1所示。

表1 金属离子对西红花色素稳定性的影响Tab.1 Effect of Metal Ion on Saffron Pigment Stability

由表1中数据可知，在试验浓度范围内，西红花提取液在添加NaCl，KCl，CaCl2后，溶液的吸光度值基本不变，说明Na+，K+，Ca2+离子对西红花色素的影响不大。另外经观察，加入金属离子西红花色素溶液的颜色没有发生改变，可见西红花色素在常见金属离子中的稳定性较好。

2.2.2 pH值对色素稳定性的影响

用HCl和NaOH溶液调节西红花提取液的pH值，放置一段时间后测其吸光度值。观察发现，在pH值为3，4.5，6，7，9.5，11，12时，吸光度分别为0.515，0.523，0.513，0.525，0.45，0.749，0.77。

可以看出，pH值在3～7范围内，西红花提取液的吸光度变化不大，说明西红花色素在弱酸环境内较稳定，随pH值进一步增加，吸光度略有下降。当pH值为11，12时，吸光度值明显增加，分析是由于提取液中的藏花酸结构在强碱条件下发生变化所致。

2.3 天然染料西红花直接染色实验

对染液质量浓度、染色温度、pH值和染色时间对染色织物K/S值的影响分别进行单因素分析。

2.3.1 染液质量浓度对K/S值的影响

织物在室温入染，浴比为1∶200，pH值为6，升温至70 ℃，保温染色30 min，水洗，晾干。测量在不同染液质量浓度下染色织物的K/S值，结果如图2所示。

图2 染液质量浓度对K/S值的影响Fig.2 Effect of Dye Mass Concentration on K/S Value

由图2可以看到，染色织物的K/S值随西红花用量的增加而加深。染料分子从一个相进入另一个相(从染液到纤维或从纤维到染液)的驱动力来源于染料在两相中的质量浓度梯度。随染液质量浓度的增加，更多的色素进入到织物相，染色织物的颜色表观深度随之增加。

2.3.2 染色温度对K/S值的影响

织物在室温入染，染液质量浓度1.0A，浴比为1∶200，pH值为6，室温入染，升温至一定温度，保温染色30 min，水洗，晾干。测不同温度条件下染色织物的K/S值，结果如图3所示。西红花色素分子结构较简单，在较低的染色温度下就可达到染色平衡，加上染色过程的放热反应导致染色温度提高后上染量反而下降[4]。

2.3.3 染液pH值对K/S值的影响

染色条件为：织物在室温入染，染液质量浓度1.0 A，浴比为1∶200，升温至70 ℃，保温染色30 min，水洗，晾干。测不同pH值条件下染色织物的K/S值，结果如图4所示。

图3 染色温度对K/S值的影响Fig.3 Effect of Dyeing Temperature on K/S Value

图4 pH值对K/S值的影响Fig.4 Effect of pH Value on K/S Value

由图4可以看出，西红花染色试样的K/S值随pH值的升高而降低，在pH3时，试样表面颜色最深。蚕丝纤维等电点在3.5～5.2，当pH值小于等电点时，纤维分子带正电荷，对西红花色素的引力较大，得色量较高；当pH值大于纤维等电点时，纤维带负电荷，导致对西红花色素的上染斥力增加，得色量也相应较低。因此，染色pH值选择3～4较合适[5]。

2.3.4 染色时间的影响

织物在室温入染，染液质量浓度1.0 A，浴比为1∶200，pH值为4.5，30 min内升温至90 ℃，保温染色一定时间，水洗，晾干。测不同染色时间下染色织物的K/S值，结果如图5所示。

K/S值随染色时间的延长逐渐增加，最后趋于平衡。直接染色较合适的时间为50 min左右。

综合上述结果，直接染色较为合适的条件为：染液质量浓度1.0 A，染色温度60 ℃，pH值3～4，染色时间50 min，浴比1∶200。

2.4 西红花预媒染色

预媒染色的正交方案如表2所示。

将织物在50 ℃保温预媒处理50 min，取出试样置于染浴中，保持浴比1∶200，升温至90 ℃，保温染色30 min，水洗，晾干，测染色织物的K/S值，结果如表3所示。

图5 染色时间对K/S值的影响Fig.5 Effect of Dyeing Time on K/S Value

表2 预媒染处理正交试验Tab.2 Orthogonal Experiment List of Pre-mordant Dyeing Treatment

表3 预媒染染色结果直观分析Tab.3 Results and Analysis of Pre-mordant Dyeing

由表3中的结果表明，染液pH值对染色织物的K/S值影响最大，其次是染液质量浓度和媒染剂质量分数。相比直接染色的结果，媒染剂有较为明显的增深效果。上述因素的最佳组合为pH3，染液质量浓度1.5 A，媒染剂质量分数为4 %，与正交表中的实验3相对应，该组染色织物的K/S值为7.08，是最高值，表明正交实验结果较为合理。

2.5 染色试样色牢度测定

在直接染和预媒染最佳工艺条件下，对真丝织物进行染色并测定织物的染色牢度，结果如表4所示。西红花直接染色和锌预媒染丝绸的皂洗变色牢度和摩

擦牢度普遍不高。由于西红花色素分子中并不含与金属离子形成络合的基团，因此，媒染剂对其色牢度的提高并不明显。对于固色工艺能否提高其皂洗变色牢度则有待进一步研究。

表4 西红花染色试样各项牢度的测试结果Tab.4 Dyeing Fastness of the Silk Fabric Dyed with Saffron

3 结 论

1)西红花色素对一般金属离子和酸性环境的稳定性较好。

2)西红花色素对真丝织物的直接染色性较好，较合适的染色条件为染液质量浓度1.0 A，染色温度60 ℃，pH3～4，染色时间50 min，浴比1∶200。

3)西红花用锌盐媒染后K/S值明显增加，但色牢度没有改善。

[1]刘东博，潘明佳，张艳军，等.西红花酸主要药理作用及其机制研究进展[J].中草药，2007，38(12)：1915-1917.

[2]杨英，赵焕君.中药西红花的研究进展[J].中医药学刊，2006，24(12)：2324-2325.

[3]赵学恒，于伯龄.羊毛织物的藏红花、苏木红、红花素和咖啡色素的染色初探[J].北京服装学院学报，1998，18(1)：89-91.

[4]周秋宝，余志成，陈莹.紫草染料对真丝织物染色性能的研究[J].丝绸，2002(5)：22-24.

[5]龚熠，余志成.栀子色素的提取及其在真丝上的染色性能[J].丝绸，2004(6)：28-29.

Dyeing of Silk Fabric with Natural Plant Dye Saffron

KE Gui-zhen

(College of Textiles and Materials, Wuhan Textile University, Wuhan 430073, China)

The stability of saffron pigment and dyeing properties of saffron on silk fabric were investigated.Dyeing processes of direct dyeing and pre-mordant dyeing were selected by univariate analysis and orthogonal scheme. The results showed saffron pigment was stable to acidic condition and common metal ion and saffron dye had good dyeing properties to silk fabric.

Natural dye; Saffron; Silk fabric; Dyeing property

TS193.62；TS195.644

A

1001-7003(2010)12-0004-03

2010-05-10；

2010-07-20

柯贵珍(1976－ )，女，讲师，主要从事纺织材料与纺织品整理研究。