儿茶天然染料对棉布的染色性能研究

钱建栋

（苏州经贸职业技术学院，江苏 苏州 215009）

前言

在这个经济飞速发展的时代，物价相对较高，污染相对较严重的情况下，很多纺织行业在积极寻找新的、低成本的且对环境污染小的染料代替现在污染比较大的合成染料，更重要的是，现如今的人们崇尚低碳消费，提倡环保，纺织行业在这种消费趋势的带动下。更加注重环保，健康，由此可以看出新型天然染料将会成为替代传统合成染料的上上之选。

天然染料以它的环境污染性小，降解速度快，并且对人体的皮肤、人类的免疫系统及神经系统等人体器官组织危害小等优势，渐渐被人们提倡用于服装染色。其次，使用天然染料染色可以得到大量细腻的中间色，优雅自然，符合现代人的审美观。

一、实验材料

（一）实验织物：棉布

（二）实验药剂

表1 实验用药剂

（三）测试仪器

表2 实验用测试仪器

H902紫外性能测试仪 南通宏大仪器有限公司JY-24P常温振荡染样机 江苏省靖江市华夏科技有限公司DZ恒温干燥箱 莱州市电子仪器有限公司TES-1308K便携式PH计 台湾泰仕Datacolor测色配色仪 DTC香港科技有限公司Y571L染色摩擦色牢度仪 莱州市电子仪器有限公司YG611C耐日晒牢度仪 南通宏大仪器有限公司评定沾色用灰色样卡GB251-1995上海市纺织工业局计量标准管理所评定变色用灰色样卡GB251-84上海市纺织工业局计量标准管理所

二、 儿茶染料的最大吸收波长

精确称取0.008g的儿茶染料，定容到1L的容量瓶中，配成0.008g/L的染液，用分光光度计在波长200nm-800nm之间测定溶液吸光度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制吸收光谱曲线，如下图：

图1 浓度为0.008g/L的儿茶染料的吸收波长曲线图

由图1可以看出：200nm-250nm之间呈下降趋势，250nm-277nm之间呈上升趋势，277nm-310nm之间呈下降趋势，310nm-800nm之间趋势平缓。因此可以得到结论：曲线在277nm时出现波峰，即最大吸收波长为277nm。

三、儿茶染料的直接染色工艺参数探讨

（一）染色PH的不同对棉布直接染色效果的影响

精确称量0.45g棉布，owf用量为10%，设置染色温度T=90℃，染色时间t=80min，浴比为1:50，用碳酸钠和冰醋酸调节棉布和染液的PH值为2、3、4、5、6、7、8、9、10，并做好编号，待完成后取出布样，在60℃的温水中清洗两次，再用蒸馏水清洗两次，晾干，测定其K/S值及UPF值，并绘制的相应曲线图2。

表3 染色PH值与棉布直接染色后的K/S值和UPF值的关系

图2 染色PH值与棉布直接染色后的K/S值及UPF值的关系

由图2可以看出：横坐标为PH值，主纵坐标为K/S值，次纵坐标为UPF值。当直接染色时，控制pH值逐渐增加时，K/S值呈现先上升后下降的趋势，而UPF值则保持不变。当pH值为8时，K/S值最大。这是因为棉布在不同的PH值条件下，纤维表面的电荷型发生变化所致，击碎者pH值的升高，棉布纤维减少乃至失去正电荷所致，并带负电荷与阴离子直接染料产生静电斥力，阻碍上染。因此综合K/S值UPF值可以看出，当pH值为8时，有利于染料对棉布进行上染。

（二）染色温度的不同对棉布直接染色效果的影响

精确称量0.45g棉布，owf用量为10%，用碳酸钠和冰醋酸调节棉布和染液的PH值为8，设置染色时间t=80min，浴比为1:50，调节染色温度T为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃，并做好编号，待完成后取出布样，在60℃的温水中清洗两次，再用蒸馏水清洗两次，晾干，测定其K/S值及UPF值，并绘制相应曲线图。

表4 温度与棉布直接染色后K/S值和UPF值的关系

图3 温度与棉布直接染色后K/S值及UPF值的关系

由图3可以看出：横坐标为温度，主纵坐标为K/S值，次纵坐标为UPF值。当直接染色时，控制温度逐渐增加时，K/S值呈现先上升后下降的趋势，而UPF值则保持不变。因为儿茶染料在低温下聚集度高，染料分子在纤维内部扩散速率较慢，故得色量较低；温度升高，纤维膨胀程度增高，染料分子的运动速率增大，染料分子迅速扩散到纤维内部，最终导致K/S值增大[1]。因此综合K/S值UPF值可以看出，当温度为80℃时，K/S值最大。即温度为80℃是棉布直接染色的最佳温度。

（三）染色时间的不同对棉布直接染色效果的影响

精确称量0.45g棉布，owf用量为10%，用碳酸钠和冰醋酸调节棉布和染液的PH值为8，设置染色温度T为80℃，浴比为1:50，调节染色时间t分别为 20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min，并做好编号，待完成后取出布样，在60℃的温水中清洗两次，再用蒸馏水清洗两次，晾干，测定其K/S值及UPF值，并绘制相应曲线图4。

表5 时间与棉布直接染色后的K/S值和UPF值的关系

图4 时间与棉布直接染色后的K/S值和UPF值的关系

由图4可以看出：横坐标为时间，主纵坐标为K/S值，次纵坐标为UPF值。当直接染色时，控制时间逐渐增加时，K/S值呈现先上升后下降的趋势，而UPF值则保持不变。在70min之后，K/S值趋于平稳。因为时间的延长有利于儿茶染料与棉布织物的充分上染，使染料尽可能多的吸附在棉布织物上。因此综合K/S值UPF值可以看出，当时间为60min时，K/S值最大。因此，时间为60min是棉布直接染色的最佳时间。

（四）染料用量owf值的不同对棉布直接染色效果的影响

精确称量0.45g棉布，用碳酸钠和冰醋酸调节棉布和染液的PH值为8，设置染色温度T为80℃，浴比为1:50，染色时间60min，调节染色owf用量别分为 4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%，并做好编号，待完成后取出布样，在60℃的温水中清洗两次，再用蒸馏水清洗两次，晾干，测定其K/S值及UPF值，并绘制相应曲线图5。

表6 染料用量owf值与棉布直接染色后的K/S值和UPF值的关系

图5 染料用量owf值与棉布直接染色后的K/S值和UPF值的关系

由图5可以看出：横坐标为owf用量值，主纵坐标为K/S值，次纵坐标为UPF值。当直接染色时，控制owf用量逐渐增加时，染液中有更多的儿茶素分子与棉布织物相结合，上染率增加。但是当儿茶染料的owf用量达到18%时，染料在织物上的上染达到饱和，所以当染料的owf用量继续增加时，由于染液浓度过高反而会抑制织物与染料的结合，从而导致K/S值明显下降。最终趋于平稳。因此综合K/S值UPF值可以看出，当owf用量为18%时，K/S值最大。即owf用量为18%是棉布直接染色的最佳owf用量。

综上所述：儿茶染料在棉布织物上的直接染色最佳工艺参数条件为：儿茶染料的owf用量为18%时，浴比1:50，并用碳酸钠和冰醋酸调节染液PH值为8，当水浴锅温度达到80℃时，投入织物，并恒温染色60min。此时儿茶染料对棉布的染色效果最好。

结论

根据对天然染料儿茶在改变其染料pH值，染色温度，染料浓度的情况下，扫描其吸收光谱曲线。由此吸收光谱曲线图可知：天然染料的最大吸收波长基本上保持在波长为277nm处有最大吸收波峰，即儿茶染料的最大吸收波长为277nm。

根据上述儿茶天然染料的直接染色数据显示：天然染料儿茶的最佳直接染色工艺条件参数为：pH=8；T=80℃；t=60min；owf=18%；浴比1:50时，棉布的染色效果最好。