王利婭，吳國輝

（江西服裝學院，江西南昌 330201）

隨著綠色環(huán)保理念逐漸深入人心，消費者對于紡織服裝產品的要求不再局限于穿著舒適和外觀精美，還要求環(huán)保健康且具有一定的功能性[1-2]。2016年頒布的紡織工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020 年）中明確提出應加快紡織服裝行業(yè)的綠色發(fā)展進程及不斷提升產品的附加值[3]。天然染料因不會對環(huán)境造成污染且歷史悠久，還具有較好的生物相容性、抗菌消炎和可降解等優(yōu)點，重新成為了紡織服裝印染整理的研究熱點，相關印染產品深受消費者的青睞[4-5]。純棉面料因親膚性好、手感柔軟且吸濕透氣性能優(yōu)異被廣泛應用于貼身衣服中，利用天然染料進行染色符合綠色環(huán)保的消費需求[6-7]。近幾年，利用天然染料對純棉面料進行染色研究取得了一定的成果[8-9]。陸水峰[10]將天然染料茶色素應用于棉織物染色，不僅具有較好的耐皂洗和耐摩擦色牢度，還具有一定的防紫外線和抗菌功能。王亞麗等[11]采用殼聚糖對棉織物改性并進行板栗殼植物染料染色研究，結果顯示棉織物的染色效果較好，當染料用量為5%(omf)時，染色棉織物具備較好的抗紫外和抗氧化性能。本研究參考侯秀良團隊證明部分黃棕色系植物染料上染織物有助于提高面料的抗紫外能力[12]，探討天然染料梔子黃在純棉面料染色中的應用，并研究經其印染面料的防紫外、抗菌性能。

1 實驗

1.1 材料與儀器

材料：純棉30 tex 半精梳針織羅紋布（市售）；梔子黃（西安首禾生物科技有限公司），改性劑AS（杭州泓納科技有限公司），硫酸鐵、十二水硫酸鋁鉀、冰乙酸、氯化鈉（國藥集團化學試劑有限公司），蛋白胨、酵母浸粉（山東玉寶生物科技有限公司），大腸桿菌（南昌大學附屬第二醫(yī)院實驗室）。

儀器：AS-12/24 常溫振蕩式小樣染色機（佛山市亞諾精密機械制造有限公司），SF-600 測色配色儀（美國Datacolor 公司），ATLAS-150S 型日曬牢度儀（德國ATLAS 有限公司），SW-12A 型耐洗色牢度試驗機（溫州百恩儀器有限公司），Y571L 型染色摩擦色牢度儀（萊州市電子儀器有限公司），UV-2450 紫外可見分光光度計（日本島津公司），Cary50 型紫外線防護因子測定儀（美國NYSE：A 公司）。

1.2 染色方法

天然植物染料在溶液中呈負電性，直接印染純棉面料存在上染率低及色牢度差的問題[13-14]。本研究借鑒張芳芳[15]利用改性劑AS 對純棉織物進行陽離子改性以提高梔子黃的上染效果，將純棉面料置于前處理溶液[陽離子改性劑AS 用量200%(omf)，浴比1∶20]中，升溫到35 ℃保溫20 min，再加熱至95 ℃保溫30 min，取出純棉面料反復水洗，放置平整，自然晾干后染色。整個染色過程都在常溫振蕩式小樣染色機中進行，浴比為1∶50，分別進行直接染色和后媒染色。

1.2.1 直接染色

取5 塊質量均為2 g 的純棉面料潤濕，然后分別放入0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%（omf）的梔子黃染液中。30 ℃時開始染色（pH=5），然后以2 ℃/min 升溫到90 ℃繼續(xù)染色60 min。待純棉面料染色結束將其取出，用去離子水反復沖洗后放置平整，自然晾干。得到的染色純棉面料試樣編號分別為1#、2#、3#、4#和5#。

1.2.2 后媒染色

取兩塊質量均為2 g 的純棉面料潤濕，分別放入3.0%(omf)的梔子黃染液中，按照直接染色工藝獲得染色面料，然后分別放入2%(omf)的硫酸鐵、硫酸鋁鉀溶液中進行后媒染色，70 ℃媒染30 min，用去離子水反復沖洗，并以平整狀態(tài)自然晾干。得到的媒染純棉面料試樣編號分別為6#和7#。

1.3 測試

染色性能主要考察色度指標和染色牢度。其中色度指標包含L*、a*、b*、c*、h°和K/S值，每個指標取5 個測試點求平均值。其中L*是指明度，該值越大越亮；a*表示紅綠軸，正數(shù)和負數(shù)分別表示顏色偏紅色和偏綠色；b*表示黃藍軸，正數(shù)和負數(shù)分別表示顏色偏黃色和偏藍色；c*是飽和度，其值越大顏色越純正；h°是色相；K/S值為顏色深度，其值越大顏色越深。其中：

耐曬色牢度、耐洗色牢度和耐摩擦色牢度分別參照GB/T 8427—2008《紡織品色牢度試驗耐人造光色牢度：氙弧》、GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》和GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》進行測試。

防紫外性能：按照AS/NZS 4399《日光防護服評定和分級標準》進行測定，分別計算長波紫外區(qū)UVA（315～400 nm）和中波紫外區(qū)UVB（280～315 nm）的平均透過率以及紫外線防護指數(shù)UPF 值。一般情況下，服裝面料在UVA 和UVB 的透過率低于5%，且紫外線防護指數(shù)UPF 值大于40 時，說明其具有紫外防護能力[16]。

抗菌性能：按GB/T 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評價第3 部分：振蕩法》測試，以對大腸桿菌的抑菌率（保留兩位有效數(shù)字）為評價指標。

2 結果與討論

2.1 染色性能

由表1 可知，在沒有添加金屬媒染劑時，純棉面料經過陽離子改性后，顏色深度隨著梔子黃質量分數(shù)的增大而不斷增大，顏色越來越偏向紅色和黃色，飽和度也越來越高，但增加的幅度逐漸變小。這是因為隨著染液中染料質量分數(shù)的不斷上升，陽離子改性純棉面料可以迅速與陰離子染料發(fā)生反應，使顏色深度、飽和度等快速提高。但隨著染料與棉纖維結合程度的不斷提升，純棉面料因反應基團有限，無法繼續(xù)與更多的染料進行反應，所以染色反應逐漸趨于平衡，顏色深度和飽和度不再明顯增加。與此同時，在梔子黃質量分數(shù)一定的情況下，硫酸鐵和硫酸鋁鉀作為媒染劑可以提高純棉面料的顏色深度。這是因為媒染劑中Fe3+和Al3+可以與棉纖維上的—OH等官能團發(fā)生絡合反應，在梔子黃染料及棉纖維之間搭建橋梁，使更多的染料上染，染料與纖維能更好地結合。所以，純棉面料經金屬離子媒染后，顏色深度相對直接染色有一定程度的提高，波譜也發(fā)生藍移和黃移。采用硫酸鐵作為媒染劑，顏色深度比硫酸鋁鉀要深，這是因為硫酸鐵對于光的吸收要大于硫酸鋁鉀，導致其對光的發(fā)射效果較弱，顏色更深、亮度稍弱。除此之外，純棉面料的色相角隨著染料質量分數(shù)的增大及金屬媒染劑的加入發(fā)生了一定程度的變化，但并不明顯。

表1 純棉面料染色后的顏色特征值

由表2 可知，純棉面料經過陽離子改性后，染色牢度隨著梔子黃質量分數(shù)的增加并沒有出現(xiàn)明顯的變化；其中，1#～5#試樣的耐曬色牢度均為4 級，耐皂洗色牢度（棉沾和毛沾）和耐摩擦色牢度基本處于4～5 級，都具有較好的色牢度。這是因為在梔子黃質量分數(shù)較低時，染料與棉纖維上的基團結合牢固，在染色面料受到人造光照射、皂洗和摩擦時，染料不容易脫落；隨著染料質量分數(shù)的增加，染料上染率提高，表面上過多的染料在受到外界作用時更容易脫落，出現(xiàn)染色牢度的小幅度波動。比較試樣4#、6#和7#，媒染劑的加入有助于染色牢度的提高，但作用有限。所以，改性純棉面料采用直接和后媒染色方式，具有較好的染色牢度，都超過了4級。

表2 梔子黃染液上染純棉面料的色牢度

2.2 防紫外性能

因該純棉面料可以作為輕薄襯衣面料，通過印染方式使其具有防紫外性能有助于保護皮膚免受紫外線曬傷。純棉面料經梔子黃染液染色后防紫外性能測試結果見表3。

表3 純棉面料經梔子黃染液染色后的防紫外性能

由表3 可以看出，陽離子改性純棉面料無論采用直接染色還是后媒染色，防紫外性能都有明顯提升。其中，0#～5#試樣驗證了陽離子改性純棉面料的防紫外性能隨著梔子黃質量分數(shù)的增加而不斷提高。因為在整個染色體系未達到反應平衡時，梔子黃質量分數(shù)越大，染液中含有更多的梔子黃染料分子，可以與純棉纖維發(fā)生反應，面料表面可以吸附更多的梔子黃染料用于吸收紫外光所攜帶的能量，有效降低紫外線對皮膚的輻射。但是，當梔子黃質量分數(shù)為4.0%(omf)時，染色面料在UVA 和UVB 區(qū)域的平均透過率分別是2.56%和2.14%，紫外線防護指數(shù)UPF 為40.26，基本滿足服裝對于防紫外性能的需要，所以，當純棉面料采用直接染色工藝且梔子黃質量分數(shù)不低于4.0%(omf)時，染色面料具有較好的防紫外性能。當加入硫酸鋁鉀和硫酸鐵進行后媒染色時，純棉面料的防紫外性能得到一定程度的提升，且采用硫酸鐵作為媒染劑的抗紫外效果更好。這是因為硫酸鐵中金屬離子的絡合能力比硫酸鋁鉀強，絡合能力越強可吸附更多的梔子黃染料來吸收紫外線。

2.3 抗菌性能

由圖1 可知，陽離子改性純棉面料經過梔子黃染液上染后，大腸桿菌的抑菌率都在75%以上，且隨著梔子黃染料質量分數(shù)的增加而不斷上升。這說明梔子黃染料具有較好的抗菌效果，純棉面料上吸附的梔子黃染料越多，抗菌效果越好。當加入媒染劑硫酸鐵和硫酸鋁鉀后，陽離子改性純棉面料可以通過Fe3+和Al3+與棉纖維上的—OH 等官能團發(fā)生絡合反應，吸附更多的梔子黃染料，并增強梔子黃染料與純棉面料的結合牢度，使面料上含有更多的梔子黃染料，從而表現(xiàn)出更好的抗菌效果。

圖1 純棉面料經梔子黃染液染色后抑菌率測試結果

3 結語

（1）梔子黃染料應用于陽離子改性純棉面料的染色，無論是采用直接染色還是后媒染色，都能獲得較好的染色效果。采用直接染色方式時，純棉面料的顏色深度隨著梔子黃質量分數(shù)的增加不斷上升，加入媒染劑采用后媒染色方式可以有效提高顏色深度。染色純棉面料的各項色牢度都達到4 級以上，表現(xiàn)出較好的染色牢度。

（2）陽離子改性純棉面料經梔子黃染色后表現(xiàn)出了一定的防紫外和抗菌性能。面料采用直接染色工藝且梔子黃質量分數(shù)不低于4.0%(omf)時，染色面料有較好的防紫外能力，而當梔子黃質量分數(shù)大于0.5%(omf)時，染色面料對大腸桿菌表現(xiàn)出較好的抗菌性，且隨著梔子黃質量分數(shù)的增加不斷增強。媒染劑的加入可以有效地增強染色純棉面料的防紫外和抗菌性能。