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天然植物染料紫蘇對(duì)棉織物的染色性能研究

2019-06-26 13:01柯貴珍周夢(mèng)梅朱坤迪
染整技術(shù) 2019年4期
關(guān)鍵詞:染液棉織物紫蘇

柯貴珍,周夢(mèng)梅,朱坤迪

(武漢紡織大學(xué)紡織學(xué)院,湖北武漢 430200)

紫蘇[Perilla frutescens(L)britt]為唇形科一年生草本植物,在中國己有兩千多年的種植歷史,屬于傳統(tǒng)的藥食兩用植物[1-3]。從紫蘇葉中提取的色素屬花青素色素,穩(wěn)定性好,使用安全,可作為一種理想的天然色素原料[4-6];紫蘇水提取液對(duì)大腸桿菌、痢疾桿菌、葡萄球菌均有一定的抑制作用[7,8]。在環(huán)保及保健意識(shí)不斷提高的今天,開發(fā)紫蘇作為綠色保健植物染料值得探索。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

材料:漂白棉府綢和紫蘇,市購;鹽(NaCl)、氫氧化鈉(NaOH)為化學(xué)純;硫酸鋁鉀[KAl(SO4)2·12H2O]、硫酸銅(CuSO4·5H2O)、硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)、乙酸(CH3COOH)均為分析純。

1.2 紫蘇染液的提取

以水為提取劑,將1 g碾碎的紫蘇葉浸泡在蒸餾水中,密封恒溫水浴一定時(shí)間后過濾,將濾液定容到100 mL,設(shè)定L9(34)正交實(shí)驗(yàn)表,考察料液比、提取溫度、時(shí)間和NaOH質(zhì)量濃度對(duì)提取液吸光度值的影響。

表1 紫蘇染液提取正交實(shí)驗(yàn)表

1.3 直接染色

利用最佳提取工藝提取出來的染液(染液質(zhì)量濃度定為ρ)對(duì)棉織物進(jìn)行常規(guī)和超聲波染色(KQ-200KDF 超聲波清洗儀),考察染液質(zhì)量濃度、染色溫度、染色時(shí)間和鹽用量等因素對(duì)紫蘇染色棉織物K/S值的影響。

1.4 預(yù)媒染染色

選用硫酸銅、硫酸亞鐵、明礬為媒染劑,媒染劑質(zhì)量濃度為5 g/L,分別在常規(guī)和超聲波條件下進(jìn)行媒染。將潤濕的織物放入含媒染劑的溶液中,于40 ℃處理40 min后取出,再投入紫蘇染液中進(jìn)行染色。

1.5 測(cè)試

采用UV-2550型紫外可見分光光度計(jì)測(cè)量紫蘇提取液的最大吸收波長和吸光度值。

用電腦測(cè)色配色儀(X-rite COLOR I7)測(cè)量紫蘇染色棉織物的K/S值和L*、a*、b*、c*等顏色特征值。

按 GB/T 3921—2008 和 GB/T 3920—2008 測(cè)量紫蘇染色棉織物的耐皂洗和耐摩擦色牢度。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫蘇提取液的可見光吸收光譜

由圖1可知,紫蘇染液最大吸收波長的位置為651.5 nm,因此后面紫蘇提取液吸光度的測(cè)量取λmax=651.5 nm。

圖1 紫蘇提取液的吸收光譜

2.2 紫蘇染液的提取分析

紫蘇提取的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可以看出,影響紫蘇提取的最大因素是溫度,其次是料液比,提取時(shí)間和NaOH 質(zhì)量濃度的影響相對(duì)較小。溫度越高、料液比越小,提取液的吸光度值越高,色素提取得越充分。綜合考慮色素提取量和效率后,在染色過程中紫蘇染料的提取溫度選為100 ℃,料液比選1∶60,提取時(shí)間90 min,NaOH質(zhì)量濃度為30 g/L。

表2 紫蘇染液提取的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與直觀分析

2.3 直接染色

2.3.1 染色濃度的影響

染液質(zhì)量濃度取0.1ρ、0.3ρ、0.5ρ、0.7ρ、0.9ρ,染色時(shí)間為60 min,染色溫度為75 ℃,染液pH=8,鹽用量為20 g/L,紫蘇染色棉織物的K/S值如圖2所示。由圖2可知,K/S值與染液質(zhì)量濃度呈正相關(guān)。在染液質(zhì)量濃度較小時(shí),常規(guī)染色和超聲波染色的K/S值相差并不大,但當(dāng)染液質(zhì)量濃度進(jìn)一步增加時(shí),超聲波的染色效果要明顯優(yōu)于常規(guī)染色。

圖2 紫蘇染液質(zhì)量濃度對(duì)K/S值的影響

2.3.2 染色時(shí)間的影響

染液質(zhì)量濃度為0.5ρ,染色溫度為75℃,染色pH=8,鹽用量為20 g/L,棉織物在不同染色時(shí)間(10~90 min)下的K/S值如圖3所示。

圖3 染色時(shí)間對(duì)K/S值的影響

從圖3可以看出,相比常規(guī)染色,棉織物在超聲波條件下染色所得K/S值明顯增大。兩種染色方式下的K/S值均隨染色時(shí)間延長而增大直至平衡,而且在前20 min的上染速率較快。

2.3.3 染色溫度的影響

染液質(zhì)量濃度為0.5ρ,染液pH=8,鹽用量為20 g/L,染色時(shí)間為60 min,在不同溫度下染色,所得紫蘇染色棉織物的K/S值如圖4所示。從圖4可知,在選定的染色溫度范圍內(nèi)(55、65、75 ℃),紫蘇染色棉織物的K/S值隨溫度升高而逐漸增大,這跟溫度升高,纖維膨化度增加,染料更易于擴(kuò)散到纖維內(nèi)部有關(guān)。另外,由K/S值的變化可以看出,相對(duì)于紫蘇在棉織物的上染,超聲波在較高溫度下的促染作用較有優(yōu)勢(shì)。

圖4 染色溫度對(duì)K/S值的影響

2.3.4 鹽用量的影響

取紫蘇染液質(zhì)量濃度為 0.5ρ、染液 pH 調(diào)為 8,變化鹽的質(zhì)量濃度(10~50 g/L),將棉織物在75 ℃染色60 min,所得織物的K/S值如圖5所示。從圖5可知,不管是超聲波還是常規(guī)染色,紫蘇染色棉織物的K/S均值隨鹽用量的增加而增加。NaCl 的加入使棉織物表面的負(fù)電荷減少,增加了對(duì)染料的吸附力,尤其在超聲波的輔助作用下,NaCl 的促染作用更為明顯。

圖5 鹽用量對(duì)K/S值的影響

2.4 預(yù)媒染染色

采用鋁鹽、鐵鹽和銅鹽對(duì)棉織物進(jìn)行預(yù)處理,隨后用紫蘇提取液對(duì)預(yù)處理后的棉織物進(jìn)行常規(guī)染色和超聲波染色,所得織物的顏色特征值如表3所示。L*為明度值;a*為紅綠值,正值表示顏色偏紅,負(fù)值表示偏綠;b*為黃藍(lán)值,正值表示顏色偏黃,負(fù)值表示顏色偏藍(lán);C*為顏色飽和度;h°為色相角大小。從表3可知,不論哪一種金屬的預(yù)媒染色,染色效果均要優(yōu)于無媒染色。除明度指標(biāo)外,超聲波的各項(xiàng)指標(biāo)都優(yōu)于常規(guī)染色。明礬預(yù)處理的棉織物用紫蘇染色后,顏色為黃綠色,與紫蘇原液染色的布最接近;銅鹽預(yù)處理的織物為深綠色,K/S值也較其他織物大;鐵鹽預(yù)處理的織物呈現(xiàn)青色。

表3 預(yù)媒染色織物的顏色特征值

2.5 色牢度評(píng)價(jià)

各種染色方法下紫蘇染色棉織物的色牢度如表4所示。從表4可以看出,各種染色條件下紫蘇染色棉織物的耐干摩擦色牢度均在3~4 級(jí)以上,耐水洗變色牢度除常規(guī)直接染色,均能達(dá)到3 級(jí)以上。媒染劑特別是銅鹽有助于色牢度的提高,而超聲波染色對(duì)色牢度沒有明顯的提升作用。

表4 紫蘇染色棉織物的色牢度

3 結(jié)論

采用水法提取,提取溫度是影響紫蘇染液提取的最大因素,較為合理的提取工藝條件為:提取溫度100 ℃,料液比1∶60,提取時(shí)間90 min,NaOH 質(zhì)量濃度為30 g/L。相比常規(guī)直接染色,超聲波染色可以明顯提高紫蘇上染棉織物的效率和顏色強(qiáng)度。超聲波直接染色較為合適的染色條件為:超聲波強(qiáng)度60 kHz、染液質(zhì)量濃度0.5ρ、染色時(shí)間60 min、染色溫度75 ℃、鹽質(zhì)量濃度20 g/L。預(yù)媒染染色會(huì)改變紫蘇染色棉織物的色光,尤其是銅鹽和鐵鹽。銅鹽預(yù)媒染織物的耐皂洗色牢度可達(dá)3~4 級(jí),較常規(guī)直接染色的織物提高1級(jí)。

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