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玫瑰花色素对羊毛织物染色性能的研究

2017-12-25吴志奔罗秋兰罗玉成

纺织科技进展 2017年12期
关键词:媒染剂染色法羊毛

吴志奔,罗秋兰,*,罗玉成

(1.嘉兴学院 南湖学院,浙江 嘉兴314001;2.中国麻纺织行业协会,北京100022)

玫瑰花色素对羊毛织物染色性能的研究

吴志奔1,罗秋兰1,*,罗玉成2

(1.嘉兴学院 南湖学院,浙江 嘉兴314001;2.中国麻纺织行业协会,北京100022)

选取玫瑰花瓣为原料,用溶剂法提取玫瑰花瓣中的天然染料色素,并将其用于羊毛织物染色。研究了染色方法、媒染剂用量、提取液用量、染色温度、染色时间等因素对羊毛织物染色性能的影响,得出最佳染色工艺为采用预媒染色法,媒染剂FeSO45%,色素提取液15 ml,染色时间120 min,染色温度90℃;对染色后织物的色牢度测试表明,玫瑰花色素对羊毛织物具有较好的上染能力,其皂洗、摩擦、汗渍等色牢度较好,适合于蛋白质纤维染色。

玫瑰花色素;天然染料;羊毛织物;染色性能

合成染料在生产和使用过程中,对环境和人体健康造成的危害日益严重,人们越来越重视对天然染料的研究开发和应用。目前,天然染料大部分是从植物中提取的有色物质,这些天然植物染料来源丰富,对人体一般不会产生毒害作用,而且易生物降解,为可再生资源。采用天然植物染料进行染色,不仅提高了产品的附加值,同时实现了纺织面料的纯天然化、绿色化,更有利于环境保护。目前我国对天然植物染料的开发和应用正处于探索阶段[1-2]。

玫瑰是蔷薇科蔷薇属的常绿或落叶性灌木,从温带到热带地区都可以种植,且品种繁多,堪称世界上栽培最多、分布最广的花卉[3]。其花朵中主要组分为花青甙类色素,其水溶性好,颜色鲜艳自然,性质稳定,又具有一定的保健效果,常被用于饮料、食品、果酒及化妆品等产品的色素添加剂[4-5]。近些年来,对玫瑰花的研究多集中于对其化学成分的分析、提取分离及稳定性上,而对其提取液的染色性能探讨则鲜见报道。本试验采用玫瑰花作为原料,采用溶剂法提取玫瑰花中的色素,并以硫酸亚铁作为媒染剂,探讨了不同染色条件下,玫瑰花色素对羊毛织物的染色性能。

1 试验部分

1.1 材料和仪器

材料:纯纺羊毛织物(浙江兰宝毛纺集团,规格为:300 tex×255 tex×118×116),玫瑰花(购于嘉兴专业药材市场,花朵已脱水干燥,色泽、气味正常,新鲜度较好)。

药品:乙醇(嘉兴市甬宏化工有限公司),硫酸亚铁(嘉兴市甬宏化工有限公司),甲醇(嘉兴市甬宏化工有限公司),明矾(上海阿拉丁生化科技股份有限公司),丙酮(广州市天河区大观浩峰化工生产品经营部),均为分析纯。

仪器:721型可见光光度计(上海菁华科技仪器有限公司);Color i7型电脑测色仪(上海专色贸易有限公司);SW-12AⅡ型耐洗色牢度试验机,YB571-Ⅱ型染色摩擦色牢度仪,Y(B)902G型汗渍色牢度烘箱(温州市大荣纺织仪器有限公司);YG605型升华色牢度仪(莱州市电子仪器有限公司)。

1.2 玫瑰花色素的提取及染色方法

1.2.1 玫瑰花色素提取

准确称取20 g玫瑰花粉末(经粉碎机粉碎),将其溶解于300 ml的乙醇-去离子水混合溶液中(体积比为8∶2),在室温下以2℃/min的速度加热,升温至80℃,然后在此温度下保温70 min,冷却后过滤,取滤液用于试验。

1.2.2 织物染色

在染色前,将羊毛织物在50℃热水中浸泡10 min,充分润湿后挤干,以备后续染色。

具体染色过程:羊毛织物2 g,玫瑰花色素提取液x ml(3、6、9、12、15 ml),媒染剂y%(omf)(0%、1%、2%、5%、10%),浴比1∶30,染液由玫瑰花色素提取液与去离子水按照一定体积比例混合而成。室温25℃开始上染,以2℃/min的升温速度升温至一定温度(60、70、80、90、100 ℃),保温一定时间(30、60、90、120、150 min)。染毕,冷水洗、热水洗、干燥,再次皂洗、冷水洗后,平铺干燥。

分别采用直接染色、预媒、同浴和后媒4种方法对羊毛织物进行染色。

(1)直接染色法工艺:制备染液→染色→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥。

(2)预媒染色法工艺:媒染→染色→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥。

(3)同浴染色法工艺:制备染液(含有媒染剂)→染色→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥。

(4)后媒染色法工艺:制备染液→染色→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥→媒染→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥。

1.3 测试方法

1.3.1 表观色深度K/S值

采用D65光源,10°观察角,在Color i7型电脑测色仪上测定,试样折叠2层,任取3个点,取其平均值。经亚铁离子媒染后的织物的K/S值取波长560 nm处的数据。

1.3.2 织物耐皂洗色牢度

按照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》进行。

1.3.3 织物耐摩擦色牢度

按照GB/T 3920-1997《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度》方法进行。

1.3.4 织物耐汗渍色牢度

按照GB/T 3922-1995《纺织品色牢度试验 耐汗渍色牢度》方法进行。

1.3.5 升华色牢度

按照GB/T 6152-1997《纺织品色牢度实验 耐热压色牢度》方法进行。

2 结果与讨论

2.1 不同染色方法的影响

以FeSO4作为媒染剂,采用不同染色方法,染色后羊毛织物的K/S值结果如表1所示。

表1 不同染色方法对染色效果的影响

由表1可知,媒染染色后织物的表观色深度K/S值与直接染色织物相比,得到了很大的提高。直接染色法的上染率极低,因此对羊毛织物染色不宜选择直接染色法。而采用同种媒染剂,当染色工艺发生变化时,织物的K/S值出现了较大的差别,后媒染色法织物的K/S值最小,同浴染色法的K/S值居中,而采用预媒染色法时,其织物的K/S值最大,颜色最深,上染率最高,有利于玫瑰花色素的上染。

2.2 媒染剂用量的影响

在其他条件固定不变时,通过改变媒染剂用量(媒染剂用量(omf)=媒染剂重量/织物重量×100),分析不同用量的媒染剂对羊毛织物染色性能的影响,其结果如图1所示。

图1 媒染剂用量对羊毛织物K/S值的影响

由图1可知,随着媒染剂用量的增加,织物K/S值的变化较为明显,总体上呈现先增大后减少的趋势,当媒染剂用量为5%时,其K/S值达到最大值16.18。这是由于在染色过程中,染料分子与媒染剂发生了络合反应,在一定的媒染剂用量范围内,随着媒染剂用量的逐渐增加,络合反应速率增大,在羊毛纤维上生成了络合物,使染料分子结构变大,从而提高了染料与纤维的结合力,使染色效果得到大幅度的提升[5]。但媒染剂用量继续增大时,过量的媒染剂则不会参与络合反应,导致上染速率不再提升。因此,媒染剂用量5%为比较适宜的染色条件。

2.3 染色时间的影响

在其他条件相同时,改变染色时间,其染色后织物的K/S值如图2所示。由图可知,玫瑰花色素在羊毛织物上吸附的速度很快,在短时间就能达到一个很高的K/S值,并且随着染色时间的增长,玫瑰花色素对羊毛织物的上染率不断提高。这是因为上染时间越长,玫瑰花色素分子进入到羊毛纤维内部及纤维非晶区就越多,并且使染料分子在羊毛纤维内扩散的越均匀,纤维和媒染剂离子很容易发生反应,最终使色素在纤维上的固着就越牢固[5]。所以染色时间越长,得到的织物颜色也就越深。但并不是染色时间越长越好。在试验过程中,发现随着染色时间延长,当达到150 min时,织物的K/S值稍有下降,而颜色特征值只有轻微的变化。因此,确定染色的最佳时间为120 min。

图2 染色时间对羊毛织物K/S值的影响

2.4 染色温度的影响

在其他条件相同时,改变染色温度,其染色后织物的K/S值如图3所示。

图3 染色温度对羊毛织物K/S值的影响

从图3中可看出,随着染色温度的上升,织物的K/S值逐渐增大,说明染色温度的提高有利于玫瑰花色素的上染。这是因为羊毛纤维表面具有鳞片层,当温度低时纤维表面的鳞片状结构比较紧密,导致染料分子只能吸附在纤维表面,不易进入纤维内部,上染率较低。当温度升高时,羊毛纤维的表面鳞片状结构变得蓬松,纤维表面的物理结构发生变化,使得染料容易渗透到纤维内部去[5-6],因此K/S值增大。但是温度过高,会导致羊毛纤维发生损伤,对染色后织物的手感造成一定的影响,而且温度太高,玫瑰花色素中的花色苷类物质不稳定,可能会发生分解[4],所以最佳染色温度选择90℃。

2.5 提取液用量的影响

在其他条件相同时,改变玫瑰花色素提取液的用量,对羊毛织物染色后其结果如图4所示。由于在试验过程中,染色浴比保持不变,色素提取液用量增大,则染液浓度增加。

图4 提取液用量对羊毛织物K/S值的影响

从图4中可看出,随着提取液用量的增加,织物的K/S值逐渐增大,当色素提取液用量为15 ml时,K/S值最大为8.39。染色后织物的K/S值与提取液用量两者之间呈现良好的线性关系,这说明在试验所探讨的提取液用量范围内,玫瑰花色素在羊毛织物上上染,对于织物的表观颜色具有很好的提升效果。但从图中的折线的斜率分析可知,织物K/S值的增大幅度在9 ml时最大,之后增大的幅度则越来越小。由于当提取液用量为15 ml时,按照浴比1∶30,染液用量为60 ml,染液浓度达到了25%,对于羊毛织物的染色,属于较高的浓度,故未进行更多提取液用量的实验。

2.6 羊毛织物的染色色牢度

采用FeSO4作为媒染剂,以预媒染色法,在媒染剂用量5%(omf),染色时间120 min,染色温度90℃,提取液用量15 ml时,对羊毛织物进行染色,测得织物的各项色牢度指标如表2所示。

由表2可知,采用天然玫瑰色素对羊毛织物染色,其皂洗色牢度、摩擦色牢度、汗渍色牢度都比较好,达到了4级(最高为5级),这可能是因为媒染剂FeSO4中的金属离子与玫瑰花色素在纤维上形成了络合物,使染料和纤维间的结合力增强,提高了染色织物的牢度[7-8]。在一定程度上也说明了玫瑰花色素上染后的羊毛织物有比较好的服用性能。织物的升华色牢度为4级,说明采用FeSO4作为媒染剂,染色后织物具有一定的热稳定性,色素分子不会升华而导致织物颜色变淡。

表2 玫瑰花色素染色羊毛织物的色牢度

3 结论

(1)采用FeSO4作为媒染剂时,预媒染色法为最佳的染色方法,织物上染率高,表观色深度K/S值最大。

(2)玫瑰花色素对羊毛织物染色的最佳工艺为媒染剂FeSO4用量5%,色素提取液用量15 ml,染色时间120 min,染色温度100℃。

(3)玫瑰花色素对羊毛织物具有较好的上染能力,比较适合蛋白质纤维的染色,而且织物的各项色牢度均较好,能够满足服用要求。

[1] 张惠芳,惠 晶,徐 红.两种天然植物染料的应用现状及发展前景[J].纺织科技进展,2013,34(3):5-7.

[2] 刘志国,张 宇.玫瑰色素提取条件的优化[J].武汉工业学院学报,2005,24(1):1-3.

[3] 曹机良,易东方.金莲花色素对羊毛的染色性能[J].毛纺科技,2011,39(8):9-12.

[4] 唐红枫,孙 茜.玫瑰色素的提取及稳定性分析[J].湖北农业科学,2012,51(6):1 218-1 221.

[5] 孙 茜,张雨婷.玫瑰色素提取工艺条件优化研究[J].化学与生物工程,2011,28(8):11-13.

[6] 王静静.石榴皮色素的提取及其在羊毛纤维染色中的应用[J].染整技术,2011,33(2):40-43.

[7] 杨 诚,唐人成.茶多酚对羊毛媒染性能的影响[J].毛纺科技,2010,38(3):12-16.

[8] 位 丽.天然染料黄菊花稳定性及其在羊毛上的染色性能研究[J].纺织科技进展,2011,32(2):34-36.

Study on Dyeing Properties of Wool Fabric with Rose Pigment

WU Zhi-ben1,LUO Qiu-lan1,*,LUO Yu-cheng2
(1.College of Nanhu,Jiaxing University,Jiaxing 314001,China;2.China Bast&Leaf Fibers Textile Association,Beijing 100022,China)

Natural pigment dyes of rose petals were extracted by solvent method and used in dyeing of wool fabrics.The effects of dyeing method,dosage of mordant,dosage of rose pigment extract,dyeing temperature and dyeing time on the dyeing properties of wool fabric were studied.The optimum dyeing process were as follows:using pre-mordant method,dosage of FeSO4mordant of 5%(omf),the amount of rose pigment extract of 15 ml,dyeing time of 120 min,dyeing temperature of 90℃.The color fastness test of dyed fabric showed that roses pigment had good dyeing performance on wool fabric,the color fastness of soaping,crocking and perspiration were good,and it was suitable for dyeing of protein fiber.

rose pigments;natural dyes;wool fabric;dyeing properties

Aquafil回收地毯再制成为成衣用的尼龙纱线

意大利纱线制造商Aquafil Global已投资1,000万美元开设第一家尼龙回收工厂,旨在生产成衣用途的Econyl纱线。

这家位于Phoenix的回收厂-Aquafil Carpet Recycling#1,将根据其Econyl再生系统(Econyl Regeneration System)自废弃地毯回收尼龙6再制成原料。藉由避免对石油的使用和减少碳足迹的排放,该系统进一步推动Aquafil永续发展的努力。

英国奢侈品品牌Stella McCartney在本(2017)年6月份致力于使用Aquafil的永续纤维。该品牌的Falabella GO手提袋将使用100%Econyl再生纱线所制成。去(2016)年年底,一家美国瑜伽新创公司-Yoga Democracy,与Aquafil合作,将再生尼龙纱线纳入该公司的成衣产品中。 (摘自:亚洲纺织联盟)

TS193.62

A

1673-0356(2017)12-0026-04

2017-09-08;

2017-09-11

吴志奔(1995-),男,本科在读,研究方向:天然染料的提取与染色,E-mail:wuzhiben222@163.com。

*通信作者:罗秋兰(1985-),女,讲师,硕士,主要研究方向:功能纤维与功能纺织品,E-mail:lanlan1207@163.com。

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