青黛与姜黄对柞蚕丝织物的套染

路艳华， 卢 声， 于志财

(辽东学院 化工与材料学院， 辽宁 丹东 118000)

青黛与姜黄对柞蚕丝织物的套染

路艳华， 卢 声， 于志财

(辽东学院 化工与材料学院， 辽宁 丹东 118000)

为扩展天然染料染色的色谱范围，弥补天然染料染色缺乏绿色的问题，选用2种植物染料青黛与姜黄对柞蚕丝织物进行套染拼色研究。研究了染料浓度、pH值、温度和时间对柞蚕丝织物套染K/S值和颜色特征值的影响，探讨了套染柞蚕丝织物的机制，以及染色织物的抗菌性、均匀性和色牢度。结果表明：姜黄可在青黛染色的柞蚕丝织物上套染到绿色，且姜黄染液相对用量对染色深度的影响最大；经正交试验得到套染绿色的优化工艺为：姜黄染液相对用量30%，染色pH=4，染色温度80 ℃，染色时间60 min；经优化工艺套染柞蚕丝织物的摩擦色牢度和水洗色牢度均大于3级；对金黄色葡萄菌和大肠杆菌的抑菌率分别达92.56%和80.41%。

天然染料； 柞蚕丝织物； 套染； 匀染性； 抗菌性能

植物染料染色生产的纺织品对人体安全，而且很多种可提取天然染料的植物又是有一定疗效的中草药，在染色的同时可赋予织物一定的保健治疗功能，因而其应用开发日益受到关注[1-2]。但植物染料的色谱不全，黄色、褐色、红色相对较易得到，绿色、灰色等冷色调偏少，从而限制了其在纺织品染色的应用[3-5]。

植物染料青黛的主要成分是靛蓝，为藏青色，具有天然芳香、清热、凉血、解毒、提神健脑的等功效，而姜黄是一种色泽鲜艳的天然黄色素，其主要成分为姜黄素。姜黄素受pH值的影响较大，在酸性介质中呈鲜艳的柠檬黄，在中性介质中变成暗橙色，在碱性溶液中变成红色[6]。此外，姜黄还具有抗皮肤真菌、抗病毒的作用，可用于治疗传染性肝炎、胆结石及皮肤病。以上2种色素用于纺织品染色，具有良好的抗菌作用[7-8]。

本文采用青黛和姜黄对柞蚕丝织物进行套染研究，先用青黛以还原染色法染柞蚕丝织物，然后通过正交试验法，分析在青黛染色柞蚕丝织物上套染姜黄染液的pH值、相对浓度、染色温度和染色时间对套染拼色效果的影响，并对优化工艺条件下套染的柞蚕丝织物样品进行了匀染性、染色性能和抗菌性能测试。本文研究可解决植物染料绿色色谱不全和配色困难问题，为研发具有保健和功能性天然柞蚕丝纺织品奠定理论基础。

1 试验部分

1.1 材料与药品

5023柞蚕丝织物(市售)，青黛和姜黄均为市售中药材。

菌种：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌。

氯化钠、氢氧化钠、冰醋酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠均为分析纯；保险粉、氢氧化钠、冰醋酸、无水乙醇为化学纯；蛋白胨、牛肉浸膏为生化试剂；琼脂为试剂级；中性皂片为市购商品。

1.2 仪器设备

XW-ZDR-25X12型低噪振荡式染样机(靖江市新旺染整设备厂)，Color-Eye 7000A电脑测色配色仪(美国X-Rite爱色丽公司)，SW-12型耐洗色牢度试验机(常州市第三纺织仪器厂)，Y571L型染色摩擦色牢度仪(莱州市电子仪器有限公司)。

1．3 试验方法

1.3.1 姜黄黄色素的提取

按料液比 1∶50，取50 g姜黄,温度80 ℃,加水量500 mL,时间30 min,提取3次，滤液定容至1 000 mL，此时浓度定为100%，在青黛染色柞蚕丝织物上的套染按稀释倍数以相对浓度表示[8]。

1.3.2 套染工艺

青黛染色工艺为：保险粉25 g/L、氢氧化钠20 g/L，浴比1∶40，将青黛中的靛蓝制成隐色体，因青黛在水中的溶解性低，会导致样品染色不匀的现象，故加入2 g/L分散剂NNO，将青黛还原，还原温度为40 ℃，还原时间为30 min；隐色体染色后用双氧水氧化，双氧水为7 mL/L，氧化时间为30 min，氧化温度为20 ℃，氧化pH值为6[7]。

姜黄套染工艺为：青黛染色后柞蚕丝织物样品采用姜黄套染，浴比1∶40，采用正交试验法确定套染的最佳工艺。

染色后处理工艺为：209洗涤剂2 % (o.w.f)，浴比1∶40，温度70 ℃，时间 5 min。

1.3.3 颜色特征值和K/S值测定

将染色柞蚕丝织物试样折叠8层，置于Color-Eye 7000A测色配色仪上，每个样品在不同位置测试4次，测定染色柞蚕丝织物染色样品在其最大吸收波长处的a、b值和K/S值。

1.3.4 匀染性测试

采用Color Eye 7000A型测色配色仪，在D65、10°视场条件下，对套染后柞蚕丝织物样品(30 cm×20 cm)进行测试，样品随机测定20个点，测定最大吸收波长处样品的表观深度K/S值，计算平均值标准偏差。

(1)

(2)

式中:Sλ为标准偏差;λ为对应的染料的最大吸收波长;n为取样点的数目。

1.3.5 染色牢度测定

耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》进行测定，耐洗色牢度按照GB/T 3921.4—1997《纺织品 色牢度试验 耐洗色牢度：试验4》测定。

1.3.6 抗菌性测定

按GB/T 20944.3—2008《纺织品抗菌性能的评价 第3部分：振荡法》进行定量抗菌性测试，选择金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为试验菌种。

2 结果与讨论

为了保持植物染料的天然性，不引入其他助剂，本文试验在青黛染色柞蚕丝织物上套染姜黄主要采用直接染色工艺。通过套染拼色得到绿色，同时还可赋予柞蚕丝织物一定的中草药保健功能。

织物的拼色方法主要有套染和同浴染。青黛与姜黄在结构上属不同类染料，故采用套染方法拼色。靛蓝和姜黄素的结构如图1、2所示。

图1 靛蓝的结构Fig. 1 Structure of indigo

图2 姜黄素的结构Fig. 2 Structure of curcumin

2.1 青黛染色浓度的选择

根据文献[7]的研究结果，青黛用量是影响染色的主要因素，故本文主要讨论浓度对柞蚕丝织物染色的影响。因颜色特征值b值表示黄蓝轴，b值为正值时颜色偏黄，负值时颜色偏蓝，故以b值为参考，考察青黛植物染料的浓度与染色柞蚕丝织物的K/S值和b值的关系，结果如图3所示。

图3 青黛质量浓度对柞蚕丝织物染色K/S值、b值的影响Fig. 3 Effect of indigo naturalis concentration on K/S and b values of tussah silk dyeing

从图3看出，随着青黛质量浓度的增加，K/S值逐渐增大，当青黛的质量浓度达到20 g/L后，青黛上染柞蚕丝织物的K/S值变化不大；而b值随着青黛浓度的逐渐增加而减小，也在质量浓度大于20 g/L后变化较小，说明大于此浓度青黛对柞蚕丝织物很难再继续上染。因此，在套染浓度的选择上要注意青黛染料量的选取，要根据颜色的需要选择适当的浓度。本文试验选择青黛质量浓度为20 g/L，此条件下染色柞蚕丝织物为蓝色，最大吸收波长λmax为640 nm，L、a、b值分别为70.22、14.60、-13.53。

2.2 套染正交试验分析

根据配色原理，蓝与黄配色可得绿。本文正交试验在单因素试验(略)基础上，着重研究青黛与姜黄在柞蚕丝织物上套染绿色，因为颜色特征值a值代表红绿轴，正值表示颜色偏红，负值表示颜色偏绿。因此，以a值为主要指标，K/S值为参考指标，选用4因素3水平进行正交试验，其因素水平设置见表1，正交试验结果和极差分析见表2。

表1 青黛与姜黄套染柞蚕丝织物正交试验表L934

表2 柞蚕丝织物套染正交试验L934结果及数据分析Tab.2 Results and analysis of orthogonal experiment L934of tussah silk complex dying

注：以上染色样品的最大吸收波长λmax为400 nm。

由表2可知，4个因素的a值和K/S值的极差顺序均为：姜黄染液相对浓度>染色pH值>染色温度 >染色时间，但对各因素K/S值的影响较小，故以a值为主要评价指标，得出优化工艺：因素1选择第3水平，因素2选择第2水平，因素3选择第2水平，因素4选择第1水平。即青黛与姜黄套染柞蚕丝织物获得绿色的优化工艺参数为：姜黄染液相对浓度30%，染色pH=4，染色温度80 ℃，染色时间60 min。

2.3 匀染性分析

以表观色深值K/S值的标准偏差平均值Sλ即相对不匀度，表示染色样品的匀染性。在进行匀染性比较时，标准偏差Sλ愈小，表示不匀率越小，匀染性愈好[9]。

按青黛质量浓度为20 g/L对柞蚕丝织物进行还原染色，再采用优化工艺对柞蚕丝织物进行姜黄套染，测试试样的匀染性，结果如表3所示。

表3 青黛和姜黄套染柞蚕丝织物的匀染性Tab.3 Leveling property of complex dyeing tussah silk fabric with indigo naturalis and turmeric

由表3可看出，青黛还原染色柞蚕丝织物样品和在青黛染色柞蚕丝织物上套染姜黄样品的匀染性良好，可以满足染色要求。

2.4 染色牢度分析

采用优化的染色工艺，青黛质量浓度为20 g/L，姜黄染液相对浓度为30%，pH=4，染色温度为80 ℃，染色时间为60 min，对青黛染色的柞蚕丝织物进行套染，测定染色样品的各项色牢度指标，结果见表4。

表4 青黛与姜黄套染柞蚕丝织物的色牢度Tab.4 Color fastness of tussah silk dyed with indigo naturalis and turmeric 级

由表4可看出，染色样品的水洗色牢度和摩擦色牢度均大于3级，符合染色质量要求。

2.5 抗菌性能分析

对采用最佳工艺条件对套染的柞蚕丝织物进行抗菌性研究。结果表明，青黛与姜黄套染柞蚕丝织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有一定的抗菌作用，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达92.56%和80.41%,但套染柞蚕丝织物样品对大肠杆菌的抑菌率明显低于金黄色葡萄球菌。这是因为青黛与姜黄对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有一定程度的抑菌作用[8,10]。

3 结 论

1)套染前青黛对柞蚕丝织物的染色采用还原染色法，青黛的质量浓度为20 g/L。

2)在青黛染色柞蚕丝织物上套染姜黄染料可以得到绿色，其最大吸收波长λmax为400 nm，颜色特征值a最小值可达-26.799。

3)正交试验结果表明，各染色工艺条件对柞蚕丝织物套染a值的影响顺序为：姜黄染液相对浓度>染色pH值>染色温度 >染色时间。套染的优化工艺为：姜黄染液相对浓度30%，pH=4，染色温度80 ℃，染色时间60 min。

4)摩擦色牢度和水洗色牢度的测试结果表明：青黛与姜黄套染柞蚕丝织物试样的染色牢度较好，符合染色要求。

5)青黛与姜黄套染的柞蚕丝织物具备了抗菌保健的功效,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达92.56%和80.41%。

FZXB

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Over dyeing of tussah silk with indigo naturalis and turmeric

LU Yanhua, LU Sheng, YU Zhicai

(SchoolofChemicalEngineeringandMaterialScience,EasternLiaoningUniversity,Dandong,Liaoning118000，China)

To enrich the variety of color of natural dyes and make up for the lack of green spectrum in natural dyeing process, two kinds of vegetable dyes including indigo naturalis and turmeric were selected to over dye tussah silk fabric. The effects of dyeing concentration, pH value, temperature and time on theK/Svalue, antibacterial property, levelness, and color fastness were investigated, along with dyeing mechanism. The results indicated that a series of green spectrum could be obtained by over dyeing the tussah silk which had been dyed with turmeric dye. The dosage of turmeric dye liquor had the greatest effect on theK/Svalue of the dyed tussah silk. It was found through orthogonal experiment that the optimum dyeing process was as follows: dosage of turmeric dye liquor 30%, dyeing at 80 ℃ for 60 min at pH=4. The rubbing fastness and washing fastness of the dyed tussah silk were all above grade 3, and the bacterial inhibition rate againstS.aureusandE.colireached 92.56% and 80.41%, respectively.

natural dyes; tussah silk; over dyeing; levelness; antibacterial property

2012-07-12

2013-01-03

辽宁省自然科学基金资助项目(201202081)

路艳华(1963—)，女，教授，博士。研究方向为纤维材料的功能化及生态染色技术。E-mail：yanhualu@aliyun.com。

TS 193.62

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