陶永瑛

（羅萊家紡股份有限公司，江蘇 南通 226019）

天然染料可從植物、動(dòng)物或礦物資源中獲得，是很少或未經(jīng)化學(xué)加工的染料［1］。在天然染料中，植物染料應(yīng)用歷史最悠久。柳樹葉中含有很豐富的色素，如葉綠素、葉黃素等，柳樹是我國古今往來最普遍的綠化樹種之一，資源十分豐富，因此從柳樹葉中提取色素并用于紡織品的染色具有現(xiàn)實(shí)的意義［2-5］。植物染料的提取除了可使用有機(jī)溶劑外，堿性水溶液也可從植物中提取到更多的有色成分［6］。本文主要研究了用氫氧化鈉水溶液提取柳樹葉天然色素的工藝及柳樹葉提取液對真絲綢的染色工藝，測定了染色真絲綢的相關(guān)染色牢度性能。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

材料：市售12102全真絲練白雙縐。

藥品：氫氧化鈉、碳酸鈉、鹽酸、硫酸銅、硫酸亞鐵（均為分析純），柳樹葉（2012年8月采自江蘇省南通市南川園新村）。

儀器：TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限公司）；Color-Eye3100型測色配色儀（理寶科學(xué)器材有限公司）；Y（B）571-Ⅱ型預(yù)置式色牢度摩擦儀及YG（B）611-Ⅱ 型日曬氣候試驗(yàn)儀（溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠）；GYROWASH415水洗／干洗色牢度機(jī)（英國James H Heal公司）；PHS-3C精密pH計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 柳樹葉天然色素的提取

氫氧化鈉0.25～0.35mol／L，提取溫度80～100℃，提取時(shí)間40～60min，柳樹葉與氫氧化鈉溶液質(zhì)量比量比1∶20～1∶40，提取1次。將洗凈烘干的柳樹葉粉碎稱重，加入氫氧化鈉溶液，在規(guī)定溫度條件下提取一定時(shí)間，冷卻，過濾待用。

1.2.2 柳樹葉提取液對真絲綢的直接染色

稱取烘干并粉碎的柳樹葉粉末25g，加入0.25 mol／L的氫氧化鈉溶液1 000g，在100℃條件下提取60min，冷卻、過濾，將過濾液定容至1 000ml，染液濃度定為25g／L。將染液稀釋濃度至5～25g／L，調(diào)節(jié)染色pH值3.00～9.00，真絲綢室溫入染，將染液溫度升至30～100℃，續(xù)染15～120min，染色浴比50∶1，染色后的真絲綢充分水洗，晾干。

1.2.3 真絲綢媒染染色

預(yù)媒染色：將潤濕的真絲綢投入含有1g／L硫酸銅或3g／L硫酸亞鐵的媒染浴中，分別于60℃或40℃的條件下媒染45min，取出后水洗，再投入到柳樹葉染液中，按優(yōu)化的直接染色工藝染色，降溫，水洗，晾干。

同媒染色：直接將潤濕的真絲綢投入含有1g／L硫酸銅或3g／L硫酸亞鐵的柳樹葉染液，按優(yōu)化的直接染色工藝進(jìn)行染色，降溫，水洗，晾干。

后媒染色：先將真絲綢投入到柳樹葉染液中，按優(yōu)化的直接染色工藝染色，取出后水洗，再投入含有1g／L硫酸銅或3g／L硫酸亞鐵的媒染浴中，分別于60℃或40℃的條件下媒染45min，降溫，水洗，晾干。

1.3 性能測試

1.3.1 柳樹葉提取液吸光度

將柳樹葉提取液稀釋一定的倍數(shù)，對應(yīng)的提取劑也進(jìn)行同樣的稀釋，以提取劑做標(biāo)準(zhǔn)溶液，用TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì)測定提取液的吸光度。

1.3.2 真絲綢染色效果

將染色的真絲綢疊成8層，用Color-Eye3100型測色配色儀測定染色真絲綢的染色效果，測試光源為D（65）光源，視覺為10°。其中，K／S值表示染色真絲綢的表面得色深度，值越大，顏色越濃；L＊為明度值，值越大，表示顏色越淡；a＊為紅綠值，正值為紅光，負(fù)值為綠光；b＊為黃藍(lán)值，正值為黃光，負(fù)值為藍(lán)光；c＊為彩度值，值越大，顏色越鮮艷；H°為色相角。

1.3.3 染色真絲綢染色牢度

耐曬色牢度按GB／T8427—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐人造光色牢度：氙弧》方法3測定，耐摩擦色牢度按GB／T3920-1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測定，耐皂洗色牢度按GB／T3921-2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》方法A（1）測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 柳樹葉天然色素提取工藝

2.1.1 提取劑種類對柳樹葉提取效果的影響

固定提取時(shí)的柳樹葉與提取劑的質(zhì)量比為1∶40，在90℃的條件下用1%鹽酸、1%碳酸鈉和1%氫氧化鈉溶液對柳樹葉提取40min，用水提取時(shí)的溫度為100℃，提取液在可見光區(qū)的吸收光譜曲線見圖1所示，提取液對真絲綢直接染色的效果見表1所示。

圖1 不同提取劑柳樹葉提取液可見光區(qū)吸收光譜曲線

表1 不同提取劑的柳樹葉提取液對真絲綢直接染色效果

從圖1可看出，用氫氧化鈉溶液對柳樹葉進(jìn)行提取，在可見光范圍內(nèi)，提取液在404nm及639nm右均有吸收峰且404nm左右的吸光度較高；用碳酸鈉溶液、水及鹽酸溶液進(jìn)行提取，提取液在可見光區(qū)沒有吸收峰。從表1可知，碳酸鈉溶液、水及鹽酸溶液柳樹葉提取液直接染色真絲綢的K／S值較小，明度較大，帶有紅光及黃光；柳樹葉用氫氧化鈉溶液提取，提取液直接染色真絲綢的K／S值較大，明度較小，帶有綠光及黃光且黃光較重，染色效果較好。綜合考慮，選用氫氧化鈉水溶液作為提取劑，以400nm處的吸光度來判斷提取的效果。

2.1.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化柳樹葉提取工藝

選擇氫氧化鈉用量、提取溫度、提取時(shí)間、柳樹葉與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比4個(gè)因素，每個(gè)因素選取3個(gè)水平進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)優(yōu)化柳樹葉提取工藝，正交試驗(yàn)方案、試驗(yàn)結(jié)果及結(jié)果分析見表2所示。

從表2可看出，影響柳樹葉提取液吸光度最大的因素是提取溫度，其次為柳樹葉與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比，然后是提取時(shí)間，最后是氫氧化鈉用量；影響染色真絲綢K／S值最大因素是提取溫度，其次是柳樹葉與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比，然后是氫氧化鈉用量，最后是提取時(shí)間；提取溫度、柳樹葉與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比及提取時(shí)間均以水平3最好，氫氧化鈉用量水平1最好。綜合分析提取液吸光度及染色真絲綢K／S值，得出柳樹葉提取的優(yōu)化工藝為：氫氧化鈉0.25mol／L、提取溫度100℃、提取時(shí)間60min、柳樹葉與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比1∶40。

2.2 柳樹葉提取液真絲綢直接染色工藝

2.2.1 染液pH值對真絲綢染色效果的影響

固定其他條件，調(diào)節(jié)染液pH值分別為3.01、3.99、4.51、4.98、5.49、6.02、7.00、8.01、8.99，測定染色真絲綢的K／S值，結(jié)果見圖2所示。

由圖2可看出，隨著染色pH值的增大，染色真絲綢的K／S值增大，當(dāng)染液pH值為4.50左右時(shí)，染色真絲綢的K／S值達(dá)最大值，之后隨著染液pH值的增加，染色真絲綢的K／S值快速下降。這是因?yàn)閜H值太小，染料的溶解度下降，染料容易聚集，顆粒變大，甚至略有沉淀現(xiàn)象，染料不容易擴(kuò)散到纖維內(nèi)部，而pH值增加，染料沉淀現(xiàn)象減小，增加了染料在纖維中的擴(kuò)散，但pH值太大，纖維帶有的正電荷下降，染料和纖維之間離子鍵結(jié)合的量下降。因此，染色pH值選擇4.50左右比較合適。

2.2.2 染色溫度對真絲綢染色效果的影響

不同染色溫度條件下染色真絲綢的K／S值見圖3所示。

表2 柳樹葉提取L9（34）正交試驗(yàn)方案、結(jié)果及結(jié)果分析

圖2 染色pH值對真絲綢染色效果的影響

由圖3可看出，隨著染色溫度的升高，染色真絲綢的K／S值逐漸增大，當(dāng)染色溫度80℃時(shí)，染色真絲綢的K／S值達(dá)到最大，之后隨著染色溫度的升高，染色真絲綢的K／S值略有減小。這是因?yàn)槿旧珳囟仍黾?，染料分子的?dòng)能增加，纖維溶脹程度增加，提高了染料在纖維中的擴(kuò)散程度，染料的上染率增加，但溫度太高，增加了染料分子從纖維表面解析的速度，反而使染料的上染量下降。綜合考慮，染色溫度選擇80℃比較合適。

圖3 染色溫度對真絲綢染色效果的影響

2.2.3 染色時(shí)間對真絲綢染色效果的影響

固定其他條件，僅改變?nèi)旧珪r(shí)間，染色真絲綢的K／S值見圖4所示。

由圖4可看出，染色時(shí)間較短時(shí)，隨著染色時(shí)間的延長，染色真絲綢的K／S值增加，當(dāng)時(shí)間達(dá)15min時(shí)，染色真絲綢的K／S值相對較高，但染色時(shí)間太短，染料擴(kuò)散到纖維內(nèi)部的效果較差，因此考慮到真絲綢的透染效果，染色時(shí)間不宜太短。從圖4還可看出，當(dāng)染色時(shí)間超過60min后，隨著時(shí)間的繼續(xù)延長，染色真絲綢的K／S值增加幅度較小甚至略有下降，這是因?yàn)槿旧珪r(shí)間太長，染液中染料濃度下降，此時(shí)真絲綢從染液中吸附染料的速率有可能小于染料從真絲綢上解吸速率。因此綜合考慮，染色時(shí)間選擇60min。

圖4 染色時(shí)間對真絲綢染色效果的影響

2.2.4 染液濃度對真絲綢染色效果的影響

固定染色的其他條件，僅改變?nèi)疽旱臐舛?，柳樹葉提取液染色真絲綢的K／S值見圖5所示。

圖5 染液濃度對真絲綢染色效果的影響

由圖5可看出，隨著染液濃度的提高，染色真絲綢的K／S值幾乎呈直線增大，說明柳樹葉提取液具有較好的提升性。

2.2.5 正交試驗(yàn)優(yōu)化提取液真絲綢直接染色工藝

選擇染色pH值、染色溫度、染色時(shí)間、染液濃度進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化柳樹葉提取液對真絲綢直接染色的工藝。正交試驗(yàn)方案、結(jié)果及結(jié)果分析見表3所示。

由表3可看出，對染色真絲綢K／S值影響最大的因素是染液濃度，其次是染色溫度，然后是染色時(shí)間，染色pH值影響最小。染液濃度25g／L時(shí)K／S值最大，染色溫度80℃時(shí)K／S值最大，染色時(shí)間45min與60min時(shí)K／S值接近，染色pH值中3水平相差不大。綜合分析正交試驗(yàn)的結(jié)果并結(jié)合單因素分析，得到柳樹葉提取液對真絲綢直接染色優(yōu)化的工藝條件為：染色pH值4.00～5.00、染色溫度80℃、染色時(shí)間45～60min、浴比50∶1，染液濃度可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

表3 柳樹葉提取液真絲綢直接染色L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.3 媒染對真絲綢染色效果的影響

將硫酸亞鐵、硫酸銅分別對真絲綢進(jìn)行預(yù)媒染、同媒染及后媒染，真絲綢的染色效果見表4所示。

由表4可看出，與直接染色未媒染真絲綢相比，硫酸銅媒染，預(yù)媒法和同媒法染色真絲綢的K／S值均減小且同媒染下降較多，后媒染K／S值接近；預(yù)媒染色真絲綢的明度L＊值與直接染色真絲綢的接近，同媒染的增加而后媒染的下降；預(yù)媒及同媒染色真絲綢由直接染色未媒染帶綠光轉(zhuǎn)變?yōu)閹Ъt光，而后媒染綠光增加；3種媒染方法均使黃光b＊值及彩度C＊值下降；預(yù)媒及同媒使染色真絲綢的色相角H°值下降而后媒增加。對于硫酸亞鐵媒染，預(yù)媒法和同媒法染色真絲綢的K／S值減小且同媒下降較多、后媒染K／S值增加；染色真絲綢的明度L＊值媒染后均下降且以后媒染下降較多；預(yù)媒及后媒使染色真絲綢的綠光增加而同媒下降，染色真絲綢的黃光b＊值及彩度C＊值媒染后下降且同媒下降較少；預(yù)媒及后媒染使染色真絲綢的色相角H°值增加而同媒略有下降。

2.4 染色真絲綢的染色牢度

測定染色真絲綢的染色牢度，結(jié)果見表5所示。

由表5可看出，未媒染直接染色真絲綢干摩擦色牢度較好，達(dá)到4-5級，媒染使染色真絲綢的濕摩擦牢度略有提高。未媒染直接染色真絲綢具有較好的耐皂洗色牢度，其褪色色牢度達(dá)3-4級，棉沾及絲沾色牢度達(dá)4級；媒染使染色真絲綢的棉沾及絲沾色牢度略有提高，硫酸銅媒染使染色真絲綢的褪色牢度從3-4級提高至4級，而硫酸亞鐵同媒染反而使染色真絲綢的褪色牢度略有下降。未媒染直接染色真絲綢的耐曬色牢度較差，媒染使染色真絲綢的耐曬色牢度有了明顯提高，其中后媒染提高更明顯，這是因?yàn)槿玖吓c金屬離子形成絡(luò)合物的聚集體顆粒大，比表面積減小，暴露在空氣中的面積較小，從而改善了織物的耐日曬性能［7］。綜合表4及表5的結(jié)果可看出選擇后媒染法染色染色的效果較好。

表4 媒染對真絲綢染色效果的影響

表5 染色真絲綢的染色牢度單位：級

3 結(jié)論

（1）氫氧化鈉溶液對柳樹葉提取的工藝為：氫氧化鈉濃度0.25mol／L，提取溫度100℃，提取時(shí)間60 min，柳樹葉與氫氧化鈉溶液的質(zhì)量比為1∶40。柳樹葉提取液對真絲綢直接染色的工藝為：染液pH值4.00～5.00，染色溫度80℃，染色時(shí)間45～60min、浴比50∶1，染液濃度可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

（2）與直接染色未媒染真絲綢相比，媒染染色真絲綢的色光發(fā)生了變化，其中以后媒染染色的顏色最濃。

（3）柳樹葉提取液直接染色真絲綢具有較好的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，但耐曬色牢度較差，媒染可提高染色真絲綢染色牢度，其中后媒染效果較好。

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