红色系中草药对纯棉织物染色性能的研究

王坤,赵恒代

(1.湖南工程学院纺织服装学院，湖南湘潭 411100；2.东华大学纺织学院，上海201620)

红色系中草药对纯棉织物染色性能的研究

王坤1,2,赵恒代1

(1.湖南工程学院纺织服装学院，湖南湘潭 411100；2.东华大学纺织学院，上海201620)

利用天然染料染色是当今最重要的染色工艺研究之一。探讨茜草、苏木、红花这三种红色系中草药对纯棉织物的染色性能。茜草最佳染色方案：温度65℃，pH值5，柠檬酸媒染。苏木最佳染色方案：温度70℃，pH值5，明矾媒染。红花最佳染色方案：温度50℃，pH值5，直接染色。

中草药 染色 茜草 苏木 红花

合成染料自1856年诞生以来，由于其色泽鲜艳、色谱齐全、耐洗耐穿、价格便宜等诸多优点，逐渐被扩大使用，乃至取代了天然染料成为纺织品染色的主流[1]。但是研究发现，许多合成染料对人体皮肤有刺激作用，可能会导致皮肤病乃至诱发癌症。出于健康环保的需要，新型环保染料的研发越来越重要。

中草药染料是植物染料的主要部分，由植物的根、茎、叶、花、果实中提取制得,与环境相容性好,具有生物可降解性，而且无毒无害，对皮肤无过敏性和致癌性[2-3]。合成染料虽然色彩鲜明亮丽,但天然染料更加庄重典雅[4]。除却染色功能外,天然染料还具有药物、香料、安全、可再生等多种功能。天然染料在染色过程中,其药物成分会与色素一起被织物吸收,使染色后的织物对人体有特殊的药物保健功能[5]，如舒筋活络、杀菌、清香、抗紫外线等等。因此，研究中草药染料对于纯棉面料的染色性能具有非常重要的意义。

茜草染料来源于茜草的根茎，在生产过程中不会造成环境污染，对保护生态环境有益，且具有杀菌、芳香、无毒的优点[6]，被誉为“绿色”染料。茜草的化学组分主要为蒽醌衍生物。茜草色素相对分子质量较小，直接染色性能较差，移染性好，但色牢度差，主要是靠氢键和范德华力与纤维结合[7]。为了提高天然中草药染料的色牢度，染色时一般采用后媒染工艺，常用的媒染剂有有机媒染剂、碱媒染剂和金属媒染剂[8]。

苏木染料是一种传统的天然中草药染料，取自苏木的芯材，其主要成分为苏木素和苏木精[9]。在苏木素的分子结构中，它具有多个亲水性的羟基基团,正因为羟基的存在使得苏木成为最常用的媒染染料之一，并使其可在媒染剂存在时对分子中含有羟基、氨基等活性基团的纤维进行染色，由此，苏木获得较好的染色深度及色牢度[10]。

红花红色素，其结构主体已经确认为类黄酮化合物，是第一个被发现的查耳酮类色素。红花中色素主要成分是红花红色素和红花黄色素[9]。红花红色素主要取自红花的花瓣，其表现形式为红花甙，且红花中红花甙的成分极低，仅有0.3%～0.6%[11]。红花甙是一种红色的粉末，但是却表露出极浅的绿色光泽；与大部分中草药染料相似，红花红色素几乎不溶于酸，但可溶于稀碱溶液或者各类醇中，很难溶解在中性的冷水中，但是随着温度升高，红色素也会逐渐溶解。红花甙具有很大的不稳定性，暴露在空气中易被氧化变为红色，一旦加热温度过高就会分解[12]。因此，提取红花红色素时，应当采用酸或酶水解切断红花甙的葡萄糖剩基，使其游离出染料红花红色素[13].

1 实验部分

1.1 实验原料

漂白纯棉布：市售100×100cm(盘龙布市，顺心布艺)

中草药：茜草、红花、苏木

醋酸、纯碱(碳酸钠)、烧碱(氢氧化钠)、氯化钠、明矾、柠檬酸、肥皂、pH试纸

1.2 实验仪器和设备

HHS-86型电恒温水浴锅：金坛市新航仪器厂；

YG747型通风式快速八篮烘箱：宁波纺织仪器厂；

TU-1901双光束紫外可见光分光度计：杭州汇尔仪器设备有限公司；

Y571B摩擦色牢度试验仪：温州市大荣纺织仪器有限公司；

SW-12A+耐洗色牢度试验机型：苏州雨泽仪器有限公司

电子天平、剪刀、温度计、烧杯、玻璃棒、容量瓶、移液管

1.3 实验方案

染色温度(℃)：室温、45、55、65、75

pH值：5、7、9

媒染剂：柠檬酸、明矾

1.4 工艺流程

色素提取→染色→水洗→皂洗→烘干

2 结果与讨论

2.1 茜草染色实验结果

2.1.1 温度对染色性能的影响

图1 染色温度对茜草上染率的影响

由图1可知，茜草染料的上染率随着温度上升而不断提高，但是从65℃到75℃，上染率有所下降。可能是温度过高，影响了茜草染料的理化性能，导致上染率降低。因此，最佳温度定位65℃。

2.1.2 pH值对染色性能的影响

图2 PH值对茜草上染率的影响

由图2可以看出，茜草染料对纯棉织物的上染率随着pH值的上升而不断下降，因此茜草染料的染色pH环境可以定为弱酸性。考虑到纯棉织物耐碱不耐酸，pH值太小可能会对纯棉织物的性能造成很大影响。因此，最佳pH值为5。

2.1.3 媒染剂对染色性能的影响

表1 媒染剂对茜草上染率的影响

由表1可知，对比在无媒染剂、柠檬酸媒染、明矾媒染的情况下茜草染料对纯棉织物的上染率。经过媒染以后，茜草染料对纯棉织物的上染率明显提高，但是柠檬酸媒染与明矾媒染的上染率差别不大，而且考虑到柠檬酸做媒染更加环保。因此，可以视情况选择媒染剂。

2.2 苏木染色性能的实验结果

2.2.1 温度对染色性能的影响

图3 温度对上染率的影响

由图3可以看出，苏木染料的上染率随着温度上升而不断提高，但是从70℃到80℃，上染率有所下降，分析原因，可能是温度过高，影响了苏木染料的理化性能，导致上染率降低。因此，最佳温度定位70℃。

2.2.2 pH值对染色性能的影响

图4 pH值对上染率的影响

由图4可知，苏木染料对纯棉织物的上染率随着pH值的上升而不断下降，因此苏木染料的染色pH环境可以定为弱酸性。考虑到纯棉织物耐碱不耐酸，pH值太小可能会对纯棉织物的性能造成很大影响。因此，最佳pH值为5。

2.2.3 媒染剂对染色性能的影响

表2 媒染剂对上染率的影响

由表2可知，对比在无媒染剂、柠檬酸媒染、明矾媒染的情况下苏木染料对纯棉织物的上染率。可以看出，经过媒染以后，苏木染料对纯棉织物的上染率明显提高，明矾上染效果比较明显。因此，选择明矾做媒染剂。

2.3 红花染色性能的实验结果

2.3.1 温度对染色性能的影响

图5 温度对上染率的影响

由图5可以看出，红花染料的上染率随着温度上升而不断提高。但是从50℃到60℃，上染率有所下降，分析原因，可能是温度过高，影响了红花染料的理化性能，导致上染率降低。因此，最佳温度定位50℃。

2.3.2 pH值对染色性能的影响

图6 pH值对上染率的影响

由图6可知，红花染料对纯棉织物的上染率随着pH值的上升而不断下降。因此，红花染料的染色pH环境可以定为弱酸性。考虑到纯棉织物耐碱不耐酸，pH值太小可能会对纯棉织物的性能造成很大影响，因此最佳pH值为5。

2.3.3 媒染剂对染色性能的影响

表3 媒染剂对上染率的影响

由表3可知，对比在无媒染剂、柠檬酸媒染、明矾媒染的情况下红花染料对纯棉织物的上染率。经过媒染以后，红花染料对纯棉织物的上染率有所下降。分析原因，可能是红花红色素难以与媒染剂形成色素沉淀。因此，红花不需使用媒染剂，直接染色效果更好，且更加经济环保。

3 结论

(1)茜草最佳染色温度为65℃，苏木最佳染色温度为70℃，红花最佳染色温度为50℃；

(2)茜草、苏木、红花最佳染色pH值均可定位弱酸性，pH值为5。

(3)在最佳温度、pH值下选择媒染剂：茜草媒染纯棉织物时明矾上染率最高，但是与柠檬酸相比差距并不大，考虑到柠檬酸相对来说更加环保，因此可以根据实际情况选择媒染剂；苏木媒染纯棉织物时明矾上染率最高，但情况与茜草相似，可以酌情考虑；红花媒染纯棉织物时，与茜草、苏木相反，直接染色上染率最高，柠檬酸和明矾媒染效果反而稍差，但无明显差别，但是考虑到经济、环保，红花更适合直接染色。

[1] 路振翔，杨勇，赵亚楠，等.紫草染料的提取及在真丝染色中的应用[J].成都纺织高等专科学校学报，2016(2)：115-118.

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[13]潘丽娜.红色植物染料及其染色[J].江苏丝绸，2008(3):15-18.

Study on dyeing properties of pure cotton fabric with Chinese herbal medicine in red

WANGKunZHAOHengdai

(1.College of Textile &Fashion,Hunan Institute of Engineering,Xiangtan 411104,China；2.College of Textiles，Donghua University，Shanghai 201620，China)

This paper examines madder, hematoxylin, safflower the three red lines in Chinese herbal medicine on cotton fabric fabric's dyeing properties. Madder dyeing best scheme: 65 degrees Celsius temperature, pH value of 5, citric acid mordant. Hematoxylin optimal dye solution: temperature of 70 DEG C, pH value of 5, alum mordanting. Safflower best coloring scheme: temperature of 50 DEG C, pH value of 5 direct staining.

Chinese herbal medicine dyeing;madder hematoxylin safflower

2017-05-08

湖南省教育厅项目(17C0390)

王坤(1982-)，女，博士研究生，讲师，研究方向：产业用纺织品的开发及新技术的应用。

TS193

A

1008-5580(2017)03-0077-04