苏木色素对天丝织物直接染色研究

黄雪红，郭冰默

（江苏工程职业技术学院，江苏南通 226007）

苏木是天然染料的一种，为豆科，苏木属植物苏木的干燥芯材，又名苏枋、苏方、苏方木、木、棕木、赤木、红柴。苏木为常绿小乔木，高可达5 ～10 m，分布在广西、广东、贵州、云南、四川等地。芯材含色原烷类化合物：3-（3’，4-二羟基苄基）-7-羟基-4-色原烷酮。芯材入药，为清血剂，有祛痰、止痛、活血、散风之功效。近年来，云南植物研究所从苏木的芯材中提取一种苏木素，可用于生物制片的染色，效果不亚于进口的巴西苏木素。[1-4]

1 实验部分

1.1 材料与仪器

（1）织物：天丝机织物。

（2）药品与试剂：苏木（市购），碳酸钠（上海润捷化学试剂有限公司）。

（3）仪器：JY-12/24型常温染色小样机、Y902型汗渍色牢度烘箱（南通三思机电有限公司），SW-12A耐洗色牢度实验机、Y571N摩擦牢度测试仪、YG631型汗渍色牢度仪（南通宏大实验仪器有限公司），电子天平 [赛多利斯科学仪器（北京）有限公司]，电脑测配色仪（美国datacolor公司），759S紫外线吸光光度仪（上海棱光技术有限公司）。

1.2 直接染色工艺

1.2.1 单一因素影响实验

直接染色是在不加任何助剂的情况下，仅靠染料自身的上染性和吸附力固着在织物上。以优选提取工艺的提取液为染液，设其定容后的染液质量分数为X，取2 g棉布，浴比为1∶120，根据染色时间、染色温度、染液质量分数、染液pH等四因素所设计直接染色单一变量影响实验，染色完毕后，进行后处理、烘干。

1.2.2 正交实验

根据直接染色单一因素影响实验确定正交实验变量，通过实验对染色工艺进行优化，染色完毕后，进行后处理、烘干。分析直接染色正交实验工艺中各因素对苏木染棉织物颜色的影响。

1.3 性能测试

1.3.1 颜色特征值

使用电脑测色配色仪对染色织物进行测定，测定条件为D65光源、10°标准视角、试样折4层，取染色样每面不同位置测试3次，共计6次，取平均值。

K/S值为表面色深值，用最大吸收波长处K/S值的大小来表示染色织物的得色深浅情况。K/S值越大，说明织物颜色越深，反之颜色越浅。颜色指标L、a、b为颜色坐标，用来表示颜色的色光，其中L值代表明度，其范围为0～100（白色为0，黑色为100）；a值代表红绿值，a为正值，表明织物偏红，反之织物偏绿；b值代表黄蓝值，b为正值，表明织物偏黄，反之织物偏蓝。

1.3.2 染色牢度

耐摩擦色牢度：采用GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》进行测定，使用GB 250—2008 评定变色用灰色样卡和 GB 251—2008评定沾色用灰色样卡进行评级。

耐皂洗色牢度：采用GB/T 3921.3—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度：试验3》进行测定，使用GB 250—2008评定变色用灰色样卡和GB 251—2008评定沾色用灰色样卡进行评级。[5,6]

耐汗渍色牢度：采用GB/T 3922—2013《纺织品 色牢度试验 耐汗渍洗色牢度》进行测定，使用GB1250—2008评定变色用灰色样卡和GB 251—2008评定沾色用灰色样卡进行评级。

2 结果分析

2.1 单一因素影响

2.1.1 染色温度对染色效果的影响

在不同染色温度下，苏木色素提取液对天丝织物染色，在染色完毕后，测得L、a、b值见表1。

表1 不同染色温度染色后测得L、a、b值

由表1可以看出，以40 ℃条件下染色后织物作为标准样，其他染色条件下织物作为批次样，染色温度从40 ℃逐渐升高到90 ℃时，L值先增大后减小，即染色后的织物亮度先逐渐增大再逐渐减小，但是变化的范围很小；a值逐渐减小，即布面红光逐渐减弱，偏绿程度越来越深；b值出现波浪式变化，变化的规律为先减小再增大后减小再次增大。测得染色后的织物的K/S值随染色温度变化的影响如图1。

图1 温度对染色效果的影响

随着染色温度的升高，染色后织物的K/S值逐渐减小，颜色越来越浅，染色温度从40 ℃增加到50 ℃时，K/S值出现陡然降低，当温度在50 ℃到90 ℃时，K/S值呈波浪式变化且变化幅度不大。染色过程中，染料快速吸附到织物上，在高温作用下，随着染色时间的延长，吸附到织物上的染料再次回到染液中，造成织物上染料的数量减少，出现色浅现象。

2.1.2 染色时间对染色效果的影响

在不同染色时间下，苏木色素提取液对天丝织物染色，在染色完毕后，测得L、a、b值如表2。

表2 不同染色时间染色后测得L、a、b值

由表2可知，以10 min条件下染色后织物作为标准样，其他染色条件下织物作为批次样，染色时间从10 min逐渐增大到60 min时，L值逐渐减小，即染色后织物的亮度逐渐减小，但是减少的幅度很小；a值出现波浪式变化，色光偏向出现不定现象，但是变化幅度不大；b值逐渐增大，即布面偏黄且程度越来越深。

测得染色后的织物K/S值随染色时间变化而影响，如图2。

图2 时间对染色效果的影响

由图2可以看出，随着染色时间的延长，K/S值总体呈增大趋势，即颜色越来越深，织物得色量增加，且上升程度明显。染色时间从20 min延长到40 min时，K/S值增长迅速，时间继续延长，表面色深值变化程度很小，且存在略微减小的现象。因为染色的过程是染料吸附固着在织物和染料分解的过程，在40 min之前，染料的吸附固着速度大于染料分解的速度，所以K/S值出现明显得增大；在40 min时，染料的吸附固着与染料分解的过程处于动态平衡阶段；时间继续延长，K/S值不再增加且出现略微减小，可能的原因是在40 min时达到饱和状态。在此染色温度条件下，染色时间延长导致染料的结构发生变化，从而出现K/S值有所减小的现象。

2.1.3 染液质量分数对染色效果的影响

在不同染液质量分数下，苏木色素提取液对天丝织物染色，在染色完毕后，测得L、a、b值如表3。

表3 不同染液质量分数染色后测得L、a、b值

由表3可知，以染液质量分数X/6条件下染色后织物作为标准样，其他染色条件下织物作为批次样，染液质量分数从X/6逐渐增到X时，L值逐渐减小，即染色后织物的亮度逐渐减小，但是减小的幅度很小；当染液质量分数达到2X/3后，L值的变化幅度开始减小，染液质量分数在2X/3～X范围内，L值只有略微减小；在染液质量分数为X/6～2X/3时，a值逐渐增大，即染色织物偏红且逐渐增深，但是随着染液质量分数继续增大，a值略有降低，b值逐渐增大且越来越大，即染色后织物变黄且越来越深。

测得染色后的织物随染液质量分数变化的影响，如图3。

图3 染液质量分数对染色效果的影响

由图3可以看出，随着染液质量分数的增大，K/S值呈现逐渐增大，织物得色量逐渐增大，颜色越来越深，但是染液质量分数达到2X/3后，表面色深值得增长幅度减小，即织物得色量增加值变小。因为染色是织物吸附染料的过程，织物吸收存在饱和现象。可能在染液质量分数为2X/3时织物吸附接近饱和状态，染液质量分数继续增大，吸附的量已经很少，所以K/S值变化量变小。

2.1.4 染液pH对染色效果的影响

在不同染液pH下，苏木色素提取液对天丝织物染色，在染色完毕后，测得L、a、b值如表4。

表4 不同染液pH染色后测得L、a、b值

由表4可知，以染液pH=2时染色后织物作为标准样，其他染色条件下织物作为批次样，染液pH从2逐渐增到10时，L值先逐渐减小再逐渐升高，即染色后织物的亮度逐渐减小又逐渐增大；在染液pH为2～8时，a值逐渐增大，即染色织物偏红且逐渐增深，但是随着染液质量分数继续增大，a值略有降低，b值逐渐降低；在pH从4增大6时，即染液pH由酸性向中性转变时，b值降低幅度加大，即染色后织物黄光且越来越少。

测得染色后的织物随染液pH变化的影响，如图4。

图4 染液pH对染色效果的影响

由图4可以看出，随着染液pH的增大，K/S值在染液pH为4时出现最大值，当染液pH超过4时，K/S值逐渐降低，开始降低的幅度较小，当染液pH超过8时，降低幅度大增。主要原因是在碱性条件下，染料被分解，导致染液中色素含量降低，织物吸附染料量减少，造成染色后织物颜色变浅。

2.2 直接染色正交实验结果分析

染色时间、染色温度、染液质量分数、染液pH四种因素直接染色正交实验结果见表5。

表5 苏木直接染色的实验结果与直观分析

在直接染色时不加入任何助剂，仅靠染液自身的吸附作用固着在织物上，影响的因素主要是上染的时间、温度、染液的质量分数和pH。

从表5正交实验数据可以看出，染色温度对染色效果的影响巨大，可能原因是染色温度过高加速染料分解的速度，从而使上染到织物上染料数量减少。由数据可以看出，染液的pH影响可以不予考虑。

3 结语

植物染料苏木可以直接上染天丝织物，直接染色最佳工艺为：染色时间40 min，染色温度40 ℃，染液质量分数2X/3，染液pH=6。