摘  要：選用還原型植物基染料，采用隱色體浸染法對羅布麻與棉混紡針織物進(jìn)行染色。探討還原劑R濃度、氫氧化鈉濃度、溫度、時間、元明粉濃度和染料濃度等因素對染色深度的影響，測試染色織物的色牢度和抗菌性能。結(jié)果表明，染色優(yōu)化的工藝條件如下，甜油桃紅：還原劑R18g/L、氫氧化鈉4g/L、溫度80℃、時間40min、元明粉45g/L；橄欖綠：還原劑R10g/L、氫氧化鈉16g/L、溫度80℃、時間40min、元明粉45g/L；菊黃：還原劑R14g/L、氫氧化鈉8g/L、溫度80℃、時間50min、元明粉30g/L。染色后織物的色牢度均達(dá)3級以上，抗菌性大幅提升。

關(guān)鍵詞：還原型；植物基染料；羅布麻；染色；色牢度；抗菌性能

 

羅布麻，又名紅麻、澤漆麻、紅柳子等，是韌皮纖維，享有“野生纖

維之王”的美稱。由于羅布麻纖維長度較短、長度整齊度差、短絨率高、纖維間抱合力小，在紡紗加工中容易散落、制成率低，因此纖維可紡性較差，單獨(dú)紡紗比較困難，與棉、羊毛、天絲等纖維混紡可以更好地發(fā)揮其優(yōu)良的服用性能。羅布麻織物不僅具有抗菌、遠(yuǎn)紅外輻射效應(yīng)、醫(yī)療保健功能，而且吸濕性好、透氣保暖、抗靜電、柔軟舒適［1］，特別適合做夏季服裝及保暖內(nèi)衣面料。羅布麻織物染色過程中，現(xiàn)有研究多采用活性染料、酸性染料等合成染料［2-4］，鮮有使用還原染料染色的報道。植物染料中按其應(yīng)用方法，大致有類似分散染料、活性染料、直接染料、酸性絡(luò)合染料等類型，如茜草染料的染色方法與分散染料相近，靛藍(lán)染料是典型的還原型植物染料，還原型植物染料主要選用生物基還原劑，如酒曲、葡萄糖、葡庚酸及復(fù)合還原劑。植物基染料不僅具有環(huán)?？稍偕奶攸c(diǎn)，

而且因其含有黃酮類和酚類化合物等抑菌活性成分，因此還有抗菌消炎功效。近年來，利用植物基染料染色并賦予紡織品以特定的抗菌性能，已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一。

本試驗(yàn)選取甜油桃紅、橄欖綠和菊黃3種還原型植物基染料，采用隱色體浸染法對羅布麻與棉混紡針織物進(jìn)行染色，對比多種影響因素，優(yōu)化染色工藝，并對比染色前后織物的抗菌性，以期為羅布麻與棉混紡針織物產(chǎn)品開發(fā)提供一定的借鑒。

 

1試驗(yàn)部分

1．1材料與儀器

織物：羅布麻與棉混紡針織物（麻棉混紡比30∶70，營口市新藝紡織有限公司）。

染化料：還原劑R（復(fù)合生物基還原劑），還原型植物基染料甜油桃紅、橄欖綠、菊黃（浙江萬紫千紅有限公司）；氫氧化鈉、無水硫酸鈉、30％雙氧水、無水碳酸鈉、氯化鈉（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），標(biāo)準(zhǔn)皂片（上海市紡織工業(yè)技術(shù)監(jiān)督所），磷酸二氫鉀、十二水合磷酸氫二鈉（廣東廣試試劑科技有限公司），營養(yǎng)瓊脂、沙氏瓊脂（北京陸橋技術(shù)股份有限公司），營養(yǎng)肉湯，沙氏液體培養(yǎng)基（廣東環(huán)凱微生物科技有限公司）。

菌種：ATCC6538金黃色葡萄球菌、8099大腸桿菌、ATCC10231白色念珠菌（均由廣東省微生物菌種保藏中心提供）。

儀器：XW－ZDR型振蕩式小樣機(jī)（靖江市新旺染整設(shè)備廠），DatacolorSF600型測色配色儀（瑞士Datacolor公司），Y517B型摩擦色牢度儀、SW－12D型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)、YG611E－Ⅱ型日曬氣候色牢度儀、YG631型汗?jié)n色牢度儀（寧波紡織儀器廠），生化培養(yǎng)箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），恒溫振蕩器（上海一恒科學(xué)儀器有限公司），高壓滅菌鍋［天美（中國）科學(xué)儀器有限公司］，電熱恒溫水箱（中儀國科科技有限公司）。

1．2染色原理

試驗(yàn)所用還原型植物基染料結(jié)構(gòu)與植物靛藍(lán)類似，主要發(fā)色基團(tuán)為羰基（C=O）。染色過程包括染料還原、隱色體上染和隱色體氧化3個步驟，隨著染色過程中還原劑和氫氧化鈉用量的變化，染料結(jié)構(gòu)也隨之改變［5］，如圖1所示。

 

圖1 染料存在形式

1．3染色工藝

植物基染料染色工藝條件如表1所示，依次改變各因素水平，采用單因素試驗(yàn)法對工藝進(jìn)行優(yōu)化。

表1 染色工藝條件

  

工藝流程：用25℃水配制染液，依次加入氫氧化鈉、植物基染料和還原劑R，攪拌均勻，緩慢升溫至45℃，還原10min，得到隱色體染液。將面料放入染液中，以1℃/min速率升溫至染色溫度，保溫5min后加入元明粉，染色結(jié)束后取出，然后氧化（雙氧水2g/L）、洗滌、烘干。

皂洗工藝：皂片2g/L，90℃洗滌15min。

1．4測試方法

1．4．1K/S值

使用DatacolorSF600型測色配色儀，D65光源、10°視角，測試6次取平均值。

1．4．2色牢度

參照GB/T3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取?、GB/T3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取稢（3）、GB/T3922—2013《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)秃節(jié)n色牢度》、GB/T8427—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)腿嗽旃馍味龋弘　窚y試。

1．4．3抗菌性

按照GB/T209944．3—2008《紡織品抗菌性能的評價第3部分：振蕩法》進(jìn)行抑菌性測試。

2結(jié)果與討論

2．1還原型植物基染料染色工藝研究

2．1．1還原劑R濃度

按1．3規(guī)定的工藝條件染色，考察還原劑R濃度對染色織物K/S值的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨著還原劑R濃度的升高，用甜油桃紅、橄欖綠、菊黃3種染料染色織物K/S值的變化呈不同的變化趨勢。當(dāng)還原劑偏少時，染料被還原的量少，K/S值偏小。隨著還原劑濃度的升高，染料被還原的量增加，染料上染纖維的數(shù)量逐漸增多，K/S值提高。但當(dāng)還原劑過量時可能會與染料發(fā)生過度還原的現(xiàn)象，生成的隱色體雙鈉鹽對纖維親和力低，會降低染料在織物上的上染量，導(dǎo)致織物顏色變淺［6］。甜油桃紅、橄欖綠、菊黃3種植物染料雖然都是還原型結(jié)構(gòu)，但來源于不同植物，各自的結(jié)構(gòu)不同，其還原成隱色體所需的還原劑用量亦不同。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選還原劑R質(zhì)量濃度為：甜油桃紅18g/L、橄欖綠10g/L、菊黃14g/L。

  

圖2 還原劑R濃度對染色K/S值的影響

2．1．2氫氧化鈉濃度

按1．3規(guī)定的工藝條件染色，考察氫氧化鈉濃度對染色織物K/S值的影響，結(jié)果如圖3所示。

  

圖3 氫氧化鈉濃度對染色 K/S 值的影響

由圖3可知，隨著氫氧化鈉濃度的升高，甜油桃紅和菊黃染色織物的K/S值先快速升高后持續(xù)下降，橄欖綠染色織物的K/S值先增大后減小。這是因?yàn)闅溲趸c濃度過低時，不能維持反應(yīng)所需的堿性環(huán)境，隱色體單鈉鹽生成量較少且穩(wěn)定性較差，部分染料仍以不溶物形式存在。當(dāng)氫氧化鈉過量時，過度還原反應(yīng)生成的隱色體雙鈉鹽與纖維之間的親和力低，降低了染料在織物上的上染量。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選氫氧化鈉濃度為：甜油桃紅4g/L、橄欖綠16g/L、菊黃8g/L。

2．1．3染色溫度

按1．3規(guī)定的工藝條件染色，考察染色溫度對染色織物K/S值的影響，結(jié)果如圖4所示。

  

圖4 染色溫度對染色K/S值的影響

由圖4可知，隨著染色溫度的升高，3種染色織物K/S值均呈先逐漸增大后穩(wěn)定的趨勢，都在80℃時獲得最大K/S值。染色時溫度升高，不僅能使染料分子動能增加，而且使纖維受熱膨脹，增大內(nèi)部孔隙，有利于染料隱色體向織物內(nèi)部擴(kuò)散、滲透和附著［7］。但是，溫度過高則會降低隱色體對纖維的親和力，導(dǎo)致上染到纖維的染料減少。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選染色溫度均為80℃。

2．1．4染色時間

按1．3規(guī)定的工藝條件染色，考察染色時間對染色織物K/S值的影響，結(jié)果如圖5所示。

  

圖5 染色時間對染色K/S值的影響

由圖5可知，隨著染色時間的增長，3種染色織物K/S值均先逐漸增大后減小。這是因?yàn)殡[色體鈉鹽對纖維親和力較好，初染率較高，染色時間較短時，染料來不及移染造成染色不勻［8］。在實(shí)際生產(chǎn)

中，還可以通過加大染液循環(huán)力度，染料和面料的相對移動來促進(jìn)染料分子的擴(kuò)散和滲透，達(dá)到勻染的目的。麻纖維染色速率低于棉纖維，要想促進(jìn)隱色體的擴(kuò)散和滲透，得到較好的染色同色性，應(yīng)該適當(dāng)延長染色時間［9］。但是時間過長也可能使已經(jīng)上染到織物上的染料脫落，造成K/S值下降，織物顏色變淺。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選染色時間為：甜油桃紅40min、橄欖綠40min、菊黃50min。

2．1．5元明粉濃度

按1．3規(guī)定的工藝條件染色，考察元明粉濃度對染色織物K/S值的影響，結(jié)果如圖6所示。

  

圖6 元明粉濃度對染色K/S值的影響

由圖6可知，隨著元明粉濃度的升高，3種染色織物K/S值均先逐漸增大后逐漸減小。通過與空白組試驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn)，加入適量元明粉能發(fā)揮一定的促染作用，有利于染色效果的提高。但加入過量元明粉則可能會使染料鹽析聚集甚至沉淀，染料難以吸附到織物上，使K/S值下降。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)選元明粉濃度為：甜油桃紅45g/L、橄欖綠45g/L、菊黃30g/L。

2．1．6染料濃度

按1．3規(guī)定的工藝條件染色，考察染料濃度對染色織物K/S值的影響，結(jié)果如圖7所示。

  

圖7 染料濃度對染色K/S值的影響

由圖7可知，染料濃度對染色織物K/S值影響十分顯著。隨著染料濃度的提高，3種染色織物K/S值持續(xù)變大。染料濃度越高，還原生成的隱色體越多，氧化后轉(zhuǎn)移到織物上的染料就越多，染色織物K/S值越高。3種染料在羅布麻與棉混紡針織物上都具有較好的染色提升性，其中橄欖綠的提升性最佳，其次為甜油桃紅，菊黃稍差。在不同染料用量下，K/S值具有較為明顯的差異，能夠滿足產(chǎn)品開發(fā)中從淺色到深色的多種需求。

2．2染色織物色牢度評價

按優(yōu)化工藝染色并測試色牢度，結(jié)果如表2所示。

表2 染色織物色牢度

  

由表2可知，羅布麻與棉混紡針織物經(jīng)還原型植物基染料染色后耐摩擦色牢度在3級及以上，耐皂洗色牢度大多在3～4級，耐汗?jié)n色牢度在4級及以上，耐光色牢度在3～4級及以上，滿足國家規(guī)定的服用標(biāo)準(zhǔn)。

2．3染色織物抗菌性

羅布麻纖維中含有黃酮類化合物、鞣質(zhì)、脂肪酸、揮發(fā)油等抑菌物質(zhì)［10］。未染色時織物對大腸桿菌的抑制率為44．8％，對金黃色葡萄球菌的抑制率為37．2％［11］。對染色織物進(jìn)行抗菌性能測試，結(jié)果如表3所示。

表3 染色織物抑菌性

  

由表3可知，染色后織物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到96.0％及以上，對白色念珠菌的抑菌率達(dá)到84.0％及以上，抑菌效果大幅提升，達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)要求。這是因?yàn)樗x還原型植物基染料中含有的黃酮類化合物、單寧和多酚類物質(zhì)同樣能賦予織物一定的抑菌性能。抑菌物質(zhì)通過抑制核酸合成、破壞細(xì)胞膜現(xiàn)有的功能以及減弱菌體內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)交換，從而阻止細(xì)菌的生長繁殖，達(dá)到抑菌目的。

 

3結(jié)束語

3．1羅布麻與棉混紡針織物還原型植物基染料染色工藝優(yōu)化條件為甜油桃紅：還原劑R18g/L、氫氧化鈉4g/L、染色溫度80℃、染色時間40min、元明粉用量45g/L；橄欖綠：還原劑R10g/L、氫氧化鈉16g/L、染色溫度80℃、染色時間40min、元明粉用量45g/L；菊黃：還原劑R14g/L、氫氧化鈉8g/L、染色溫度80℃、染色時間50min、元明粉用量30g/L。3種染料都具有較好的染色提升性。

3．2羅布麻與棉混紡針織物經(jīng)還原型植物基染料染色后，各項(xiàng)色牢度均達(dá)到3級及以上，滿足服用要求。

3．3羅布麻與棉混紡染色織物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到96.0％及以上，對白色念珠菌的抑菌率達(dá)到84.0％及以上。

 

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文章摘自：張曉芳，葛化博，馮杰等.羅布麻與棉混紡針織物植物基染料染色研究[J].針織工業(yè)，2023，No.411(04)：29-32.