紫甘蓝和板栗壳天然染料对羊绒织物复合染色的研究

2019-06-27李志刚

印染助剂 2019年5期

李志刚，戴鸽

（1.浙江工业职业技术学院，浙江绍兴312000；2.宁波申洲针织有限公司，浙江宁波315000）

随着人们环境保护意识的不断增强，生态纺织品研发成为热点。天然染料有着悠久的使用历史，它们以无毒、生态、色泽柔和、自然有特色、良好的环境兼容性和药物保健性等人工合成染料不可比拟的优点，越来越受到人们的青睐[1-2]。采用天然染料染色的纺织品还能满足人们追求个性化、多样化的需求[3]。

紫甘蓝又称红甘蓝、紫洋白菜或紫茴子白，俗称紫包菜，十字花科、芸薹属甘蓝种中的一个变种，结球甘蓝中的一个类型，是色素的巨大资源库，从蔬菜和水果中提取天然食用色素，在食品加工业中已有广泛应用。目前蔬果色素在纺织品染色方面应用极少。

板粟壳天然染料是从板粟壳中提取出来的一种红棕色天然染料，广泛应用于食品、日用化学品和药品的着色[4]。目前在纺织品中应用尚处于研发阶段，主要是针对棉织物染色，对于纯羊绒纤维的染色未见报道。

山羊绒细度细，自然卷曲度高，抱合力好，保暖性是羊毛的1.5～2.0倍，被誉为“纤维钻石”和“软黄金”[5]。本实验主要研究紫甘蓝和板粟壳天然染料应用于羊绒纤维染色的可行性，探讨染色温度、染色时间、媒染剂用量及其方法等影响因素，旨在进一步拓展植物天然染料应用于羊绒织物染色的领域。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：100%羊绒本白平针布片（38.5 tex×2加捻纱，在12针/25.4 mm电脑横机上织成）。紫甘蓝和板粟（市购食品），硫酸铝。仪器：AD-12型振荡式常温试样机，PC-3015型电子秤，YB571B型摩擦牢度仪，SW-12A型耐洗色牢度实验仪，800型高速离心机，SF600型电脑测色配色仪，721分光光度计。

1.2 实验方法

1.2.1 紫甘蓝和板粟壳色素的提取

紫甘蓝色素属于多酚类物质，以花青素与糖苷形式存在于紫甘蓝细胞液中。称取撕碎后的紫甘蓝50 g，按料液比1∶20加入1 L蒸馏水，加热浸泡，温度为65℃，时间为60 min，浸泡液经滤纸过滤得提取液。

板粟壳含有酚类、有机酸、糖、多糖、黄酮、植物甾醇、内酯、香豆素和鞣质等化学成分。称取粉碎机打碎的板粟壳50 g，按料液比1∶20加入1 L蒸馏水，加热浸泡，温度为80℃，时间为60 min，浸泡液经滤纸过滤得提取液。

1.2.2 羊绒织物染色

采用同浴媒染法染色，分别吸取紫甘蓝和板栗壳提取液（复合染液用量X），加水稀释（浴比1∶50），之后依次加入Albegal FFA-01、Albegal B和媒染剂，投入已润湿的羊绒织物（2 g）进行染色。

1.3 测试

K/S值和b值：采用电脑测色配色仪测试。其中K/S值表征被染羊绒织物的表观色深，K/S值越大，表明上染的颜色越深，上染效果越好；b值代表黄蓝值，b值为正值时，代表色光偏黄光，b值为负值时，代表色光偏蓝光。

染色牢度[6]：采用耐洗色牢度实验仪，参照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》测定耐洗色牢度；采用摩擦牢度仪，参照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定耐摩擦色牢度。

上染率：采用分光光度计测定染液吸光度，确定最大吸收波长，再在最大吸收波长处分别测定羊绒织物染色前染液以及染色后残液的吸光度，上染率=（1-Ai/A0）×100%，其中：A0为染色前染液的吸光度，Ai为染色后残液的吸光度。

2 结果与讨论

2.1 紫甘蓝体积分数

由图1可知，当染浴中紫甘蓝体积分数增加时，K/S值上升，当紫甘蓝体积分数达到60%后，K/S值基本趋于不变；但是b值曲线随着紫甘蓝体积分数的增加而下降，当紫甘蓝体积分数达到30%后，b值由正值变为负值，色光明显偏蓝，当紫甘蓝体积分数达到60%左右，色光变化不再明显。从K/S值和b值考虑，同浴复合染色时，紫甘蓝体积分数为60%，即同染浴中板栗壳体积分数为40%，K/S值基本达到最高值，且b值不再有明显变化。因此，紫甘蓝和板栗壳色素提取液体积比3∶2较为合理。

图1 紫甘蓝体积分数对K/S值和b值的关系曲线

2.2 提取液用量

提取液用量对K/S值和b值的关系曲线见图2。

图2 提取液用量对K/S值和b值的关系曲线

由图2可以看出，提取液用量增加时，K/S值随之上升；当提取液用量达到80%后，K/S值保持平稳。b值随提取液用量的增加而下降，当提取液用量达到80%时，b值保持平稳。从K/S值和b值考虑，提取液用量80%较为合理。

2.3 染色温度

由图3可知，染色温度上升时，K/S值快速增加；当染色温度上升到75℃时，K/S值基本趋于平稳。染色温度上升时，b值变化较大，当染色温度上升到75℃时，b值变化波动明显变小，且上染率达到较高值。综合以上情况，染色温度75℃较为合理。

图3 染色温度对K/S值和b值的关系曲线

2.4 染色时间

由图4可知，随着染色时间的延长，K/S值增大，当染色时间达到60 min后，K/S值基本不变；b值在40 min内波动明显，当染色时间达到60 min后，颜色色光变化不再明显。考虑到上染率与色光因素，染色时间60 min较为合理。

图4 染色时间对K/S值和b值的关系曲线

2.5 染液pH

由图5可知，当染液pH增大时，K/S值随之增加，当pH达到4后K/S值不再有明显变化；b值则随着染液pH增大有明显波动，当pH达到5后趋于平缓。染液pH选择5较为合理。

图5 染液pH对K/S值和b值的关系曲线

2.6 媒染剂用量

由图6可知，当媒染剂用量小于5%时，K/S值总体呈快速上升趋势，用量达到5%时，K/S值达到最大值，之后不再有明显变化；因为上染率低，b值波动较大，当媒染剂用量达到4%时b值不再波动。媒染剂硫酸铝用量选择5%较为合理。

图6 媒染剂用量对K/S值和b值的关系曲线

2.7 媒染方法

媒染方法与染色性能的关系见表1。

表1 媒染方法与染色性能的关系

由表1可知，从K/S值和上染率来看，预媒染色法最高，得色最深，后媒染色法相对较低，得色较浅；而从色牢度来看，预媒染色法与后媒染色法相对较高，但同浴媒染法也能达到4级，基本符合生产要求。由于预媒染色法与后媒染色法对于羊绒织物需要二次处理，对纤维可能带来损伤。综合考虑羊绒染色生产实际，建议采用同浴媒染法。

3 结论

（1）从紫甘蓝和板栗壳中提取天然染料可以应用于羊绒织物同浴复合染色，最佳工艺条件为：紫甘蓝和板栗壳提取液体积比3∶2，提取液用量80%，染色温度75℃，染色时间60 min，染液pH 5，媒染剂用量5%，采用同浴媒染法染色，上染率在60%以上，耐皂洗色牢度与耐干摩擦色牢度均达到4级，符合羊绒织物的染色质量要求。