姜黄提取物用于Lyocell纤维针织物直接染色的研究

2018-09-12于湖生赵珊珊

纺织科学与工程学报 2018年3期

刘莹,于湖生,赵珊珊

(青岛大学纺织服装学院山东青岛 266071 )

0 前言

随着人们对于环保的重视程度越来越高，而现有的化学染色会对环境造成一定的污染。因此，天然植物染料的重新研究十分必要[1]。天然植物染料姜黄提取物，不仅染色过程对环境无污染，且对人体无毒无害，并且还具有一定的抗菌保健功能[2]。本文通过试验，探讨天然植物染料姜黄提取物对Lyocell纤维针织物直接染色的最优工艺，以及直接染色后的染色织物的颜色特征值及色牢度等问题，对今后改善天然植物染料存在的问题具有重要意义[3]。

1 实验材料与仪器

材料：天然植物染料姜黄提取物[3]，经过煮练和漂白之后的Lyocell针织坯布[4]，Lyocell针织坯布规格如表1所示。

表1 Lyocell针织坯布规格

仪器：UV752N紫外线可见光光度计、X-Rite Coix700色彩测量—分光光度仪、iS5傅立叶变换红外(FT-IR)光谱仪、Y571B型耐摩擦试验仪、SW-12耐洗色牢度试验机、XENOTEST日晒牢度仪、YG631耐汗渍色牢度仪、HC-874型号电子精密天平、HH.S21-Ni6电热恒温水浴锅等

2 实验结果及分析

2.1 初步确定染色方案

选择温度/℃、pH、浓度g/L、时间/min四个主要影响染色结果的因素进行正交试验，浴比选择1：40。天然植物染料姜黄提取物直接染色试验正交表及K/S值如表2所示。

表2 天然植物染料姜黄提取物直接染色试验正交表及K/S值

测得的染液残液的吸光度值如图1所示。

图1 染液残液的吸光度值

综合考虑表2中时间、温度、PH以及浓度等因素，参考K/S值，也就是单位质量的染料在被染的织物上的颜色深度的体现[5]，并观察图1吸光度的差值，吸光度的差值越大，代表上染率越高[6]。根据上述因素，初步选择工艺参数：时间为60min，pH为3，浓度5g/L，温度70℃。

2.2 颜色特征值分析

天然植物染料姜黄提取物直接染色后的织物各颜色特征值如表3所示。

表3 天然植物染料姜黄提取物直接染色正交试验结果与计算结果

水平温度/℃pH浓度g/L时间/min160343027045453805660L*K178.6380.7979.5580.49K278.9180.6679.9978.82K379.38 74.4877.3777.61R0.756.312.622.88c*K169.9370.7163.5365.08K267.4070.9864.0063.07K357.4749.1063.2762.64R12.4630.880.732.44

在表3中可以看出，pH值对于亮度值L*值的影响最大，其次是时间，再次是浓度，最后是温度。pH值对鲜艳度C*值的影响最大，其次是温度，再次是时间，最后是浓度。由于pH值对亮度值L*值和鲜艳度C*值影响都最大，因此，对pH值进行单因素试验分析确定最终pH值。

2.3 单因素试验分析

染色其他条件为：温度70℃、浓度5g/L、浴比1：40、时间为60min的条件下天然植物染料姜黄提取物直接染色温度单因素试验结果如表4所示：

表4 天然植物染料姜黄提取物直接染色温度单因素试验结果

通过表4可看出，随着pH的增加，L*值先减小后增大，因为偏绿光性增强，偏黄光性减弱，导致C*值下降，△E值增大，K/S值先增大后变小，在pH为3时最大，故pH定为3。因此，可以得出天然植物染料姜黄提取物用于Lyocell织物直接染色的实验中的最优工艺为：浓度5g/L、温度70℃、pH值3、浴比 1：40，染色时间60min。

2.4 红外光谱分析

用iS5傅立叶变换红外(FT-IR)光谱仪测出天然植物染料姜黄提取物及其直接染色后得到的Lyocell纤维织物的红外光谱图如图2所示。

图2 姜黄提取物及其直接染色后的Lyocell纤维织物的红外光谱图

由图2可知，在天然植物染料姜黄提取物直接染色后的Lyocell纤维织物的红外光谱图与姜黄提取物的红外光谱图里，两图的特征峰以及红外吸收峰的位置基本相似。因此，可以得出姜黄提取物直接染色后并不会产生新的基团或新的分子结构。

2.5 染色牢度结果的分析

(1)耐摩擦色牢度。根据GB/T3920-1997纺织品色牢度耐摩擦色牢度试验方法进行耐摩擦牢度测试。天然植物染料姜黄提取物直接染后的织物的干摩擦牢度为4～5级，湿摩擦牢度为4～5级。可能由于天然植物染料姜黄提取物中含有大量-OH、-OCH3和>C=O等基团，极性较大，水溶性很好，并且减少了染料之间的相互作用，更加均匀分布在染液中，可以更好的进入纤维内部，从而有较高的耐摩擦牢度。

(2)耐洗色牢度。根据GB/T3921-2008纺织品色牢度耐皂洗色牢度试验方法进行耐皂洗牢度测试。天然植物染料姜黄提取物直接染后的织物的毛沾色为4～5级，粘胶沾色为4级，针织物变色为2级。由于天然植物染料姜黄提取物中的发色基团的不稳定性，导致直接染色后的织物的耐光色牢度较差。

(3)耐光色牢度。根据GB/T8427-2008纺织品色牢度试验耐人造光色牢度方法进行耐光牢度测试。天然植物染料姜黄提取物直接染后的织物的耐光色牢度为1级。由于天然植物染料姜黄提取物中的发色基团的不稳定性，导致直接染色后的织物的耐光色牢度极差。

(4)耐汗渍色牢度。根据GB/T3922-1995纺织品耐汗渍色牢度试验方法进行耐汗渍牢度测试。天然植物染料姜黄提取物直接染后的织物的耐酸性汗渍色牢度结果，粘胶沾色等级为4级，毛沾色等级为3～4级，针织物变色为3级；天然植物染料姜黄提取物直接染后的织物的耐碱性汗渍色牢度结果，粘胶沾色等级为4～5级，毛沾色等级为2～3级，针织物变色为3级。直接染色后的织物的耐酸/碱性汗渍色牢度都比较好。