植物染料在天然纤维织物中的媒染染色研究郑光洪,杨东洁,李远惠(成都纺织篼等专科学校染化系,成都610023)中的相关参数,对稀土在植物染料染色中的媒染机理也进行了讨论。
在科技日益发展物质不断丰富的今天,人们对衣、食、住、行的要求不断提高,不仅追求美观舒适,更注重保健功能。而合成染料染色织物一方面对皮肤有刺激性,易引起皮肤病变,另一方面在生产过程中还对环境产生大量污染。因此,天然染料以其独特的无毒、无害、无污染而倍受关注。欧洲、北美、东南亚、日本等地区和国家先后斥资对天然植物染料进行研究和开发,并取得了一定成果。本研究课题即是针对天然纤维织物采用植物染料染色的一次尝试。本研究对植物染料的结构进行了分析,并将制成的染液对苎麻织物进行染色试验,对稀土的媒染机理进行了深入的研究。
1实验材料与方法1.1材料(半成品)助剂:氢氧化钠、柠檬酸、醋酸、混合氯化稀土、富镧氯化稀土、乳化剂、土耳其红油、各类金属盐、无水乙醇(95%)。
仪器:分析天平,721分光光度计,酸度计,WSF颜色测试系统,恒温电热水浴锅,萃取分离器,皂洗牢度仪,摩擦牢度仪,电动小乳车,L化搅拌器。
方法色素提取乙醇浸溃法提取染液:准确称取50g植物染料,捣碎放入密闭容器中,倒人250mL95%的-),男,教授乙醇,浸渍24h后将浸液倒出,再倒入同样量的酒精浸渍6h.重复两次后,将收集的浸溃液混合过滤,并浓缩至50mL为止。
水煮法提取染液:准确称取150g植物染料,捣碎放人大烧杯中,加入800mL水,浸渍24h后煮沸至剩余100mL液体时倒出。重复两次,将收集的浸溃液混合过滤后,浓缩至50mL为止。本文以水煮法实验数据为依据。
染色染色时染液以提取物为纯染液计,用量为10%.另用稀土一梓檬酸络合物作媒染剂,按直接染料染色方法进行常规染色。
预媒法染色:将润湿后的织物放入已含媒染剂的溶液中处理20min后取出,再投入含天然植物染液的染浴中沸染30~ 60min.取出后处理,测试各项指标。
同浴法染色:将润湿后的织物放入已含媒染剂和天然植物染液的染浴中沸染30~60min.取出后处理,测试各项指标。
后预媒法染色:将润湿后的织物放入已含天然植物染液的染浴中沸染30min,然后降温至70T后加人媒染剂,再升温至沸,染色30min.取出后处理,测试各项指标。
2结果与讨论2.1媒染剂与生态加工植物染料的应用已有悠久的历史,但大多数植物染料对纤维的亲和力低,必须借助媒染剂才能固着在纤维上,完成对织物的染色。在传统的媒染工艺中,常用的媒染剂大多为重金属离子,如铜、铁、铬、铝等。随着合成染料中的部分品种受到禁用,纺织品中的重金属离子含量也受到限制。为此,选用新的媒染剂取代传统的重金属离子,已是目前发展纺织品生态加工的重要内容。在植物染料的染色工艺中,选用无污染,使用量又低的稀土氯化物作为植物染料对苎麻纤维染色的媒染剂,既可满足生产绿色环保纺织品所需要的牢度要求,又可避免传统媒染剂所带来的对环境的污染。由此可见,采用稀土氯化物作为媒染剂在植物染料染色中具有较大的实际价值。
2.2媒染原理用稀土元素作为媒染剂对织物进行媒染染色是植物染料稀土织物三者形成稳定络合物的过程。稀土离子起络合作用。它作为中心离子与作为配位体的带负电的染料阴离子络合。稀土离子的电子结构为(n- 1)d12,可以失去3个电子,原子半径比其他过渡元素大。在其周围可容纳较多的配位体,配位数多为6,具有形成络合物的强烈倾向。稀土离子通过静电引力与有机配位体形成配位键,而稀土离子与含羧基的柠檬酸所形成的络合物中,显示部分共价特性,起着多齿配位作用。稀土与植物染料形成的络合物的稳定性大致与柠檬酸相同。因此植物染料稀土一-纤维之间相互作用形成了稳定的络合物,从而获得较好的上染效果。
2.3媒染方法选择表1媒染方法对上染率的影响苏木黄述栀子槟榔颜色上染率颜色上染率颜色上染率颜色上染率预媒较深较篼较深较篼较深较篼较深较高间浴浅低浅低浅低浅低后浴*深*篼*深*高*深*篼圾深*高由表1可见,采用后媒染色法效果*好,得色*深,上染率*高。故本研究采用后媒染色法。2.4染料提取液*大吸收波长表2料提取液*大吸收波长苏木黄迕栀子槟榔水煮法乙醉法水煮法乙醉法水煮法乙描法水煮法乙醇法大吸收波长(nm)412由表2可见,提取色素方法不同,所得染料提取液的*大吸收波长不同,即色素的色光不同。这是因为色素成分在水和乙醇中的溶解度不同所致。
2.5*佳染色条件温度、时间对上染率的影响栀子染色时间和温度对上染率的影响由、、和可见,温度增篼,染料溶解度增加,纤维膨胀加剧,染料在苎麻织物上的色泽加深,上染率高。苏木、槟榔、黄莲、桅子在90时上染率较篼。90时,上染时间超过60min后,上染率几乎不变,故选择90*、上染时间60min为宜。
pH值对上染率的影响由可见,pH对苏木、槟榔影响较大,而对黄莲、栀子影响较小。苏木、槟榔、黄莲、栀子染色的*佳pH分别为7、8、8、7.稀土用量对上染率的影响稀土对上染率的影响由可见,稀土加入后能提高染料的上染率。这是因为稀土离子的外围电子特殊构型使得它极易与含孤对电子的基团形成络合物,在上染时形成植物染料稀土一-纤维的络合结构,从而增加了染料的上染率。但是,当稀土浓度达到*个定值以上时,上染率基本保持不变。可见植物稀土纤维之间的结合可由一定的络合比,而达到一个饱和值。实验证明,苏木、槟榔、黄莲、扼子的*佳稀土用量分别为0.5g/L、0.8g/L、O.4g/L、l.g/L0 2.6染色织物牢度测试pH对稀土媒染织物色光稳定性的影响表3染色织物色光对pH值的稳定性苏木变化不明显槟榔变化不明显黄莲变化不明显子变化不明显由表3可见,苏木、槟榔、黄莲、栀子的稀土染色织物对pH值有较高的色光稳定性。这对拓展稀土媒染剂在植物染料染色中的应用有十分重要的意义。
染色织物对皂洗的稳定性表4染色织物皂洗稳定性力tl稀土不加稀土苏木黄莲槟榔栀子苏木黄莲槟榔栀子皂洗牢度由表4可见,加入稀土后,能提篼织物染料的染色牢度,尤其以栀子提高*大。
3结论3.1植物染料的色素提取既可用水煮法,也可用乙醇萃取法。
3.2用稀土作为媒染剂,能提高染料的上染率,改善染色牢度。
3.3苎麻一次性上染率较差,需采用多次媒染方式。
3.4本研究对棉、真丝、毛进行了实验,植物染料同样可用于这类纤维织物的染色。
3.5用稀土作为天然植物染料的媒染剂,在绿色产品的开发应用中有广阔的市场。但稀土媒染剂对植物染料的作用机理还需进行深入的讨论。