茜草植物染料在羊绒纤维染色中的应用

程 彦，田 君，李 星，李 娜，王 友,3

(1.内蒙古鄂尔多斯羊绒集团有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000； 2.国家羊绒制品工程技术研究中心，内蒙古 鄂尔多斯 017000； 3.内蒙古羊绒技术研究院有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

中国是世界上主要的原绒及羊绒制品出口国，经过40多年的发展，国内羊绒行业已经从羊绒原料优势向产品优势发展[1]。近年来，随着传统植物染料在纺织品上应用的逐渐增加，植物染料染色羊绒制品以其附加值相对较高，深受市场青睐，植物染料染色羊绒符合天然纤维的消费理念。大部分植物染料含有酚羟基结构，染色均在酸性条件下进行，与羊绒纤维的染色匹配性能好。红色系的植物染料中，茜草在欧洲使用最为广泛，也是最早的天然染料之一[2]。中国、印度、波斯、古埃及等国家和地区曾先后采用茜草根，对毛、棉、麻、皮革及丝进行了染色。我国商周时代，茜草已是主要的红色植物染料，《诗经》中有多处提到茜草及用茜草染色制成的服装，例如《郑风》中的“缟衣茹藘”，“茹藘”则是中国古代茜草的别称[3]。但是，目前天然染料对蛋白质纤维染色存在上染百分率不高、织物得色较浅和色牢度不好的缺点[4-6]。媒染的方法主要包括预媒染、 后媒染和同浴媒染等。由于存在染色后残留在染浴中的媒染剂会造成一定的污染问题,国内外开始限制一些金属离子的使用。选用具有配位能力但不受限制的金属离子作媒染剂是研究的方向之一[7]。

本文用茜草植物染料配以食用明矾做媒染剂，采用预媒法对羊绒纤维进行染色。本文研究预媒染色方法及其工艺条件，为羊绒植物染色产品的生产实施及控制提供参考。

1 实验部分

1.1 实验材料

纯山羊绒本白散纤维(阿尔巴斯山羊绒)、茜草植物染料、醋酸、渗透剂SP-2、食用明矾、毛能净洗剂、羊毛保护剂M。

1.2 实验器材

电脑测色配色系统(意大利ORINTEX公司)，染色小样机(厦门瑞比精密机械有限公司)，UV755B紫外可见分光光度计(上海第三仪器厂)，光电天平(常州纺织仪器厂)，针织横机(福建红旗股份有限公司)，D65光源(英国SDL公司)YB571B摩擦牢度仪、M228耐洗牢度仪、YG-631/Y902耐汗渍、耐水、耐唾液牢度仪(温州市大荣纺织仪器有限公司)。

1.3 染色工艺

茜草染料媒染工艺曲线见图1。在室温条件下用茜草染色羊绒，对羊绒纤维进行预媒处理，处理完成后水洗1遍。

注：A为醋酸调节pH值至4.0～4.5，B为渗透剂0.5%～1.0%(owf)。下同。图1 茜草染料媒染工艺曲线

茜草染料染色工艺曲线见图2。按照图2染色工艺曲线对预媒处理后的羊绒纤维进行染色，茜草植物染料用量为0.1%～1.0%(owf)，加入0.5%～1.0%(owf)的渗透剂，染色浴比为1∶20，将染浴的pH值调至4.0～4.5；以1 ℃/min升温至80～ 100 ℃，保温45～60 min，保证染料的充分固着；最后，降至室温用软水洗涤浮色2遍，再用毛能净洗剂洗去浮色。

图2 茜草染料染色工艺曲线

2 结果与讨论

2.1 茜草染料及媒染剂对上染百分率的影响

染料及媒染剂用量对上染百分率的影响见 表1。可以看出，茜草染料的用量超过0.5%(owf)时，染液不易吸尽，染色重现性变差，色光难以控制，且由于羊绒纤维特殊的结构，易引起绒缩，解拆困难，因此不宜采用多次套染的方法染色。

表1 染料及媒染剂用量对上染百分率的影响

注：媒染温度80 ℃，pH值4.0，浴比1∶20。

采用明矾预媒染色法染色，当pH值4.0～4.5，明矾媒染剂质量浓度0.5～1.0 g/L及染料用量低于0.5%(owf)时，染液基本吸清，染色重现性好，且羊绒纤维手感不受损伤，耐日晒和耐水洗色牢度均提高0.5级以上。在浴比1∶20条件下，采用预媒法对羊绒纤维进行染色，上染百分率随着媒染剂质量浓度的增加先增后减，因此应适度控制明矾质量浓度；在染料用量低于0.5%(owf)，考虑色光变化的情况下，建议明矾质量浓度控制在0.5～1.0 g/L之间。

2.2 色牢度变化

羊绒纤维茜草染料预媒染染色纤维色牢度测试结果见表2。可以看出，与无媒染相比，采用明矾媒染剂染色，预媒染后羊绒纤维的耐皂洗色变牢度提高0.5级，耐日晒色牢度提高1级。茜草植物染料对水溶解度小，有螯合物配位位置，其染料中含有羰基、羟基和蒽环上3个碳原子所构成的络合基团，因此能生成较为稳定的六元鳌合环配位络合物。当纤维经过明矾前处理后，明矾与羊绒纤维发生吸附，染色时，茜草染料与经媒染在纤维上吸附的金属Al3+形成配位键而固着，茜素的配位络合在9位上的羰基和1位上的羟基之间形成[8-10],因而可以提高其染色色牢度。茜草染料媒染反应过程见图3。

表2 茜草染料预媒染色纤维牢度测试结果 级

图3 茜草染料媒染反应过程

2.3 颜色及手感变化

铝离子是典型的金属离子，能形成稳定的配位络合物，但因为它是外轨道型络合物，较之铁离子和铬离子等迁移金属离子所形成的内轨道型络合物更弱，因此，采用含铝离子的明矾作媒染剂染色，纤维的色相变化小、色调鲜艳度优良[11]。随着明矾质量浓度的增加，染液的pH值变小，酸性增强，羊绒纤维染色后颜色黄光增加。染液初始pH值为3.5、4.5、6.0时，染液残液pH值分别为4.2、5.1、6.2，所染纤维的颜色对应为黄色、橙色、红色。因为茜草的化学成分主要为蒽醌衍生物，蒽醌环上的羟基、羧基、甲基的数量、含量和位置不同,构成了品种繁多的茜草,而这些酚羟基结构在不同pH值条件下，色光存在一定的差异，进而影响染色织物的色光[3]。

随着媒染剂质量浓度的增加，颜色黄光增加，织物手感发涩、变硬，纺纱断头率增加，当媒染剂质量浓度超过4 g/L时，纱线可纺性变差，当染色浴比为1∶20，明矾媒染剂质量浓度在0.5～1.0 g/L之间，加入4%(owf)的羊毛保护剂M，羊绒手感不受影响。

3 结 论

①羊绒茜草植物染色时，采用明矾预媒染染色法，在pH值4.0～4.5，明矾媒染剂质量浓度0.5～1.0 g/L，染料用量低于0.5%(owf)时，染液可吸清，染色重现性好，且羊绒纤维手感不受损伤，耐日晒和水洗色牢度均提高0.5级以上。

②媒染剂明矾对羊绒纤维手感有一定的影响，采用羊毛保护剂可改善媒染后羊绒的手感。

③茜草植物染料对酸碱度较为敏感，pH值为3.0、4.5、6.0时，所染颜色分别为黄色、橙色、红色。用明矾媒染对色光有加深趋势，媒染前后纤维色相变化较小，实际生产应用过程容易控制。