姜黄植物染料在棉麻毛织物上的工艺研究

杨梦林，汪黎明

（青岛大学，山东 青岛 266071）

1 背景介绍

植物染色是指人们从花草树木中提取色素作为染色原料进行染色，也称草木染色[1]。但是，由于历史因素和植物染自身条件限制，在历史资料和相关记载中很少看到关于植物染比较系统、全面化的理论研究[2]。通过查阅文献资料发现，发展至今的植物染寥寥无几，市面上能见到的植物染产品也以蓝染居多，尤其在家纺产品中，很少有其他色系的植物染。因此，选择黄色系植物染料—姜黄作为实验材料进行染色分析[3]，以期实验成果能为姜黄色素在家纺产品上的应用提供借鉴。

2 实验部分

2.1 实验原料及仪器

2.1.1 织物

纯棉布（40支，鲁泰集团）；纯麻布（30支，鲁泰 集团）；纯毛布（80支，江苏阳光集团）。

2.1.2 试剂

姜黄提取物（分析纯，国药试剂集团公司）；明矾、柠檬酸、皓矾、白矾（均为分析纯）。

2.1.3 仪器

磁力搅拌器（MS-H-S10，湖南力辰仪器科技有限 公司）；电子天平（PB-10，德国赛多利斯集团）；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-91011A，上海三发科学仪器有限公司）；恒温振荡器（SHA-B，国华企业有限公司）；超声波清洗机（SB25-12DTD，深圳市冠博科技实业有限公司）；鼓风干燥箱（HWL-70，天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司）；计算机测色配色仪（Colori7，爱色丽公司）。

2.2 工艺流程

准备10 cm×10 cm的棉、麻、毛布各若干块，根据浴比配好染液（染液浴比为1∶30），用磁力搅拌器搅拌30 min，使染料充分溶解，放入样品后密封，在恒温震荡锅中浸染30~80 min，温度为35~95 ℃，染色后进行皂洗，再放入烘布机烘干后进行测试。

2.3 染色性能测试

K/S值是评价染料染色性能的重要指标之一，K/S值越大，染料染色性能越好。采用D65光源，以10°视角，利用Colori7计算机测色配色仪测定染色织物的K/S值。

3 实验结果

3.1 染液质量浓度

从图1可以看出，在其他变量一定的条件下，随着染液质量浓度的增加，棉、麻、毛织物的K/S值均呈现升高的趋势，其中，毛织物的变化较为明显。通过色样分析能看到棉、麻、毛明显的色彩变化，姜黄的染色效果比较稳定，在棉、麻上染的色样呈现偏亮黄色。棉织物在染液质量浓度为15 g/L时，上色较为均匀且色调明亮，呈现明亮黄色；麻在质量浓度为20 g/L时，色调较为明亮，饱和度较高；毛织物在质量浓度为15~25 g/L时，色彩变化较为稳定，呈现姜黄色。相比于棉、麻，毛的颜色更深更重，偏橘黄色，说明当染液作用在毛织物上时，染色效果更好。因此，从实际染色效果以及经济成本考虑，棉、麻、毛织物的最佳染色质量浓度分别为15、20、15 g/L。

图1 姜黄质量浓度对棉、麻、毛织物染色效果的影响

3.2 染色温度

由图2可知，温度对织物上染效果有显著的影响。随着温度的升高，K/S值也逐步增加，棉、麻在35~45 ℃时染色深度都较浅，且两者相差无几，K/S值在55 ℃和75 ℃时均明显升高，但在75 ℃后趋于平缓，无明显升高。也就是说，染液在75 ℃下对棉、麻织物已达到较好的染色效果。毛织物的K/S值随着温度的升高而不断增大，在65 ℃时有明显的增加，这是由于毛织物在温度不断升高时，羊毛鳞片被打开，更容易吸收染液，会提高染色程度，但因毛织物不耐高温，染色温度适合70~80 ℃。同时，从棉、麻、毛织物的颜色特征方面进行分析，姜黄植物染料用于直接染色可以呈现亮黄色效果，随着温度的升高，虽然染色深度也在增加，但颜色稍显暗淡。

图2 上染温度对棉、麻、毛织物染色效果的影响

3.3 染色时间

从图3可以看出，在其余变量相同的情况下，随着染色时间的延长，毛织物的K/S值先降低后上升，在70 min左右趋于平缓，说明并非时间越长K/S值越大，待情况稳定后，染色深度受时间的影响已经不再明显；通过棉、麻织物可以更清晰地看到，棉织物的K/S值在染色65 min左右时趋于平缓，而麻织物在染色60 min后便出现染色深度降低的情况，说明随着染色时间的延长，染料的色素分子会不断分解，降低染料对织物的附着率，进而影响染色深度。因此，姜黄对棉、麻、毛织物的染色时间控制在50~60 min较好。

图3 上染时间对棉、麻、毛织物染色效果的影响

3.4 染液酸碱度

姜黄染料本身偏酸性，特点也是耐酸不耐碱。由图4可知，姜黄在碱性条件下变化较为明显，K/S值明显降低，而且出现了染色极为不匀的情况，可能与姜黄植物染料自身的化学结构有关。其分子结构中存在多个双键、酚羟基、羰基等，因此化学反应较强、着色力高、色泽鲜艳，在酸性条件下染色效果较好。毛织物在pH为2时，呈现亮黄色，在pH为6时，K/S值达到最高。虽然其K/S值较高，但颜色略显暗淡，这是因为pH与K/S值呈负相关。同样，棉、麻织物的染色深度均随着pH的增大明显降低，根据色样分析可以看出，在pH为8时，色样呈现黄灰白色调，且有染色不匀的情况。因此，结合K/S值以及染料自身效果考虑，染色的pH选择2~4比较合适。

图4 酸碱度对棉、麻、毛织物的染色效果

3.5 浴比

在染液质量浓度、染色时间及温度一定的条件下，通过单因素实验测试浴比对织物染色效果的影响。由图5可知，随着浴比的增大，着色率增加，K/S值随之增加，染色效果较好；相反，当浴比较小时，会出现染色不匀、K/S值较低的情况，可能是因为浴比较小时染液用量较少，使织物无法充分浸泡，出现无法吸收染料导致染色效果较差的情况。毛织物由于吸附染料的能力较强，染色效果相对较好，并未出现染色不匀的情况，但综合数据可以看出，在浴比为1∶30时，染色均匀度及K/S值较好；而麻、毛织物随着浴比的增大，染色更加均匀，浴比在1∶40时比在1∶30时颜色更深，偏暗黄，但是考虑到染液节约问题，浴比应定为1∶30。同样，棉、麻织物在浴比为1∶30条件下，染色均匀且颜色变深。

图5 上染浴比对棉、麻、毛织物染色效果的影响

4 结论

根据以上研究，确定了姜黄染料在棉、麻、毛织物上的染色效果及色样展示（表1）。

表1 姜黄在棉、麻、毛织物上的最佳染色参数

综上所述，可以得到姜黄实现最佳染色效果的条件，姜黄染料可直接染色于棉、麻、毛织物且染色效果较好，可作为黄色系染料使用并不断开拓应用价值。

（1）姜黄染料具有较好的染色效果，使用较低质量浓度的染液直接染色，便能在棉、麻织物上染出非常饱满的亮黄色，在毛织物上染出颜色较深的姜黄色。同样质量浓度的姜黄染液在不同织物上染出的色彩饱和度关系是毛织物＞麻织物＞棉织物。

（2）姜黄染料在麻织物上染出的颜色偏亮黄色，在毛织物上染出的颜色偏姜黄色。在棉、麻、毛3种织物上使用皓矾（媒染剂）均会产生比较好的色彩效果，且毛织物的反应更大，颜色变化更多。根据中国的色彩名称来看，姜黄染料在毛织物上一般呈现萱草色，与在棉、麻织物上染色相比，色彩饱和度偏低。

（3）当棉、麻织物的K/S值较低，色彩饱和度偏高时，多呈现藤黄、亮黄、鹅黄等色彩。对于棉、麻织物可使用姜黄染料直接染色。

（4）姜黄染料耐酸不耐碱，染料在碱性条件下会变成红色，染色的织物泡在碱性洗涤剂下会出现掉色情况，姜黄的最佳染色pH为偏酸性，pH为2~4。

5 结语

以黄色系植物染料—姜黄为染色原料，通过浸染的方式在棉、麻、毛织物上开展染色实验。结果显示，姜黄染料在棉、麻、毛织物上均能染出比较明亮的黄色，而在毛织物上染色程度更深，偏姜黄色。通过实验确定了适合棉、麻、毛织物的最佳染色条件，在毛织物上的染色效果最好；通过酸碱度测试也得出了姜黄染料在酸性条件下染出的色彩更亮，且纯度更高。