纯亚麻的植物染料染色工艺过程设计

2017-05-24余拓

辽宁丝绸 2017年1期

关键词：冰醋酸亚麻染料

余拓

（嘉兴职业技术学院，浙江嘉兴 314000）

纯亚麻的植物染料染色工艺过程设计

余拓

（嘉兴职业技术学院，浙江嘉兴 314000）

研究了植物染料在染纯亚麻织物中的最佳工艺。结果表明染料对涤毛织物的染色最佳工艺为：将改性后的纯亚麻织物置于已配好的植物染料染浴（冰醋酸1g/L）中，升温至95℃染色时间为60min。

亚麻；植物染料；最佳染色工艺

亚麻是古老的韧皮纤维作物和油料作物。亚麻的开发利用价值高，亚麻茎制取的纤维是纺织工业的重要原料，可纯纺，亦可与其它纤维混纺。由于亚麻纤维与动物纤维、其它植物纤维、合成纤维相比，具有许多独特的不可替代的优点，决定了它在国民经济中占重要地位【1】。首先，亚麻纤维强韧、柔细，其强度是棉纤维的1.5倍、绢丝的1.6倍，可纺支数高、织物平滑整洁、适宜制作高级衣料。其次，亚麻纤维具有吸湿性强、散热快、耐摩擦、耐高温、不易燃、不易裂、导电性小、吸尘率低、抑菌保健等独特优点，适宜制作飞机翼布、军用布与消防、宇航、医疗和卫生保健服装及帆布、水龙带、室内装饰布及工艺刺锈品等。第三，打麻下脚料和麻屑也有较高的利用价值，加工后的短纤维即麻棉，可与毛、丝、棉、化纤等生产混纺纱，也可纺纯麻纱。麻屑是制造人造板材或高级纸张的优质原料。运用植物染料染亚麻符合当今染色行业越来越环保的趋势。

植物染料是天然染料中应用历史最悠久、应用面最广的染料，早在公元前25世纪印度就已经用茜草与蓝草对纤维进行染色，与此同时生活在埃及和西亚的美索不达米亚的人们，也已使用植物染料对植物进行染色，并且掌握了植物染料的媒染技术。已经能够用植物染料染黄红绿等颜色。植物染料的染色在中国又称草染。早在夏代，就使用蓝草进行染色，并且进行人工种植，掌握了蓝草的生长规律。植物染料的染色，在染料的制备、染色等方面有一整套的工艺技术，远不及矿物颜料的复杂。商周时期，尤其是春秋战国时期，我国的草染工艺技术已经相当成熟，从染草的品种，采集，染色工艺，媒染剂等使用方面，都形成了一套成熟的管理制度。商周时期到南北朝时，各种染草的种植与品种已经相当完备了，可供常年存储使用。至明清两代，染料植物在种植、制备工艺、印染技术等方面均到鼎盛时期。

植物染料是指利用自然界之花、草、树木、茎、叶、果实、种子、皮、根提取色素作为染料。植物染料不含任何化学物质，无毒无害，不会对人体健康造成任何伤害。染的织物色彩自然、经久不褪，具有防虫、抗菌的作用，这是化学染料所不具备的。

天然染料尤其植物源染料是一种对人体非常安全的绿色产品，多数提取染料的植物又是具有一定疗效的草药，在染色同时可使织物获得一定的保健治疗功能。许多植物染料带有一种特殊清香，这也是有别于合成染料的一大特色，青睐天然染料纺织品的消费者正是为这种独特清香所吸引。目前回归天然染料纺织品已成时尚。

本次试验将直接型植物染料对纯亚麻进行染色，分析各道染色工序对染色效果的影响，得到较优的染色工艺所对应的各项参数，并得到较高植物染料染纯亚麻的上染率。

1 试验部分

织物纯亚麻（纱支14×14密度50×54）

药品植物染料（常州美胜生物材料有限公司提供的天然染料MYSUNBIO誖Natural系列染料）、改性剂、冰醋酸（工业用，乙酸含量≥99.8%）

仪器JY型常温染色小样机、Datacolor测色配色仪、TG748型染色小样快速烘箱、精密电子天平、HHS恒温水浴锅、烧杯（250ml、2000ml）、移液管（10ml）、容量瓶（100ml、250ml）、量筒（100ml）、玻璃棒等。

1.2 染色工艺过程及方法

1.2.1 织物浸泡：将纯亚麻织物在50℃水中浸泡10～15min

1.2.2 织物改性：天然改性剂的用量为纯亚麻织物重量的1～2倍，浴比：1：20，将织物放入已配置好的预处理液中，先升温至35℃，保温20min；接着升温至95℃，保温30min，取出水洗，备用。

1.2.3 织物改性工艺图（图1）

图1 织物改性工艺图

1.2.4 植物染料直接染色工艺流程

2004年，钟扬帮助西藏大学的琼次仁老师申报国家自然科学基金。此前一年，琼次仁申报的项目没能通过，一度想放弃。“别担心，我们一起想办法。”那段时间，钟扬常常一边插着氧气管，一边连夜修改申请报告。最终，这个项目成为西藏大学拿到的第一个国家自然科学基金项目，极大增强了藏大老师们的科研信心，也加深了藏大老师与钟扬之间的友谊。

配置染液→染色→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥。

1.2.5 植物染料直接染色工艺图（图2）

图2 植物染料直接染色工艺图

1.2.6 皂洗工艺

将染色后的织物置于5g/l的酸性或中性皂洗液中，65℃以下保温10~15min。

1.2.7 植物染料直接染色工艺优化

探究植物染料染纯亚麻织物的最佳染色工艺条件主要从以下角度展开，包括冰醋酸浓度、染色温度和染色时间。具体如下：冰醋酸浓度0～4g/l进行试验；染色温度65～100℃进行试验；染色时间40~80min进行试验。

1.2.8 分光光度计的使用

②选定波长。根据实验要求转动波长调节器使指针指示所需要的单色光波长。

③固定灵敏度档。根据有色溶液对光的吸收情况为使吸光度读数为0.2~0.7，选择合适的灵敏度。为此旋动灵敏度档使其固定于某一档，实验过程中不再变动。一般测量固定在“1”档。

④调节“0”点。轻轻旋动调“0”电位器使读数表头指针恰好位于透光度为“0”处，此时比色皿暗箱盖是打开的，光路被切断光电管不受光照。

⑤调节T=100。将盛蒸馏水或空白溶液或纯溶剂的比色皿放入比色皿座架中的第一格内有色溶液放在其它格内，把比色皿暗箱盖子轻轻盖上转动光量调节器，使透光度T=100，即表头指针恰好指在T=100处。

⑥测定。轻轻拉动比色皿座架拉杆使有色溶液进入光路，此时表头指针所示为该有色溶液的吸光度A。读数后打开比色皿暗箱盖。

1.2.9 上染率的测定

用移液管取染前染液1ml并用水稀释10倍，运用分光光度计测得该染液的吸光度。并用同种方法测得染后残液的吸光度，运用上染率计算公式计算得出上染率。

2 试验结果与讨论

取0g/L、1g/L、2g/L、3g/L、4g/L的冰醋酸分别放入同种染料的染液中，并在其他各种条件都相同的情况下进行染色。用分光光度计测得染前染液以及残液的吸光度，计算得出相同温度、染色时间下加入不同浓度的冰醋酸同种植物染料的上染率，见图3。

图3 不同冰醋酸浓度的同种植物染料的上染率

由上图3可知，同一染色条件下，不同冰醋酸的浓度对于植物染料染纯亚麻布的上染率存在较大的影响。加入冰醋酸的染料上染率均大于不加入冰醋酸的染料的上染率。这是因为加入冰醋酸改变了染液的pH值，导致植物染料对纤维的吸附性改变。当加入冰醋酸浓度为1g/l时染料的上染率最大，随着冰醋酸浓度增加上染率减小。【2】这可能是因为加入冰醋酸后亚麻织物上的阳离子数量增加，与染料之间的静电引力增大，但由于织物上的阳离子染座有限，染料浓度达到一定程度后，与亚麻织物上的阳离子完全结合，染色达到饱和。冰醋酸浓度过大导致染液中电荷斥力增加使得染料上染效率降低。由此得出当冰醋酸浓度为1g/l时染料上染率最大，染色的效果最好。

配制五份1g/l的冰醋酸分别加入相同的染液中，并在其他各种条件都相同的情况下分别达到65℃、75℃、85℃、95℃、100℃进行染色，保证达到目标温度后的上染时间相同。运用分光光度计测得相关数据并计算得出上染率，见图4。

图4 染色温度对染色效果的影响

由上图4可知，当温度由室温慢慢升高时，染料的上染率逐渐增大。并且当温度到达90℃时染料的上染率接近峰值，之后上升数值很小，并在温度为95℃时达到峰值，温度超过95℃后上染率急剧下降【3-10】。天然染料的成分复杂,温度过高可能会引起染料的组分变化。所以，天然染料的染色温度应控制在60~100℃。随着染色温度从室温逐渐升高到95℃，织物的上染率先升高后趋于平衡然后稍有下降，温度不高时，织物的上染率逐渐增加，其原因可能是随着染色温度的升高，纤维的膨化程度提高，植物染料的聚集度下降，同时染料分子的动能增加，其吸附扩散速率增大。当温度达到90℃和95℃时，上染率相差不太大且为最大值,已达到平衡，其原因是织物的质量一定，染料的最大吸附量也恒定，此时织物吸附染料达到饱和，染料不可能继续上染纤维。而一般适宜的染色温度应在90~100℃，天然染料的染色温度不宜过高，否则会导致染料分解变质并引起纤维受损,所以，选取染色温度95℃为宜。此时能确保染料的上染率最佳，上染效果最好。

配制五份1g/l冰醋酸加入相同染液中，在其他各项条件相同的情况下，当染色温度达到最佳染色温度95℃时，控制不同的染色时间（40~80min）。试验结束运用分光光度计测得相关数据并计算得出上染率，见图5。

图5 染色时间对染色效果的影响

由上图5可知，当温度达到最佳染色温度95℃后，随着上染时间的增加上染率慢慢增大,并且在染色刚开始过程中织物上染效果不明显，这可能是由于染色时间太短，染料不能完全进入到纤维中。在上染时间为60min时上染率达到最大值，随后染色时间增加，上染率没有明显的增加甚至有略微的减小。这是因为染料在纤维上的吸附率已经达到饱和值，即使染色时间继续增加染料在纤维上的吸附率也不会增大。而上染率略微减小可能是因为植物染料对于高温比较敏感，然后染料长时间浸泡在高温水浴锅内受热时间过长导致植物染料少量分解，所以最佳染色时间为60min。