靛蓝隐色酸上染蚕丝的工艺研究

卢 明，刘一萍，张秀咪

(1.西南大学 纺织服装学院，重庆 400716；2.东华大学 化学化工与生物工程学院，上海 201620)

LU Ming1,2, LIU Yi-ping1, ZHANG Xiu-mi1

(1.College of Textile and Garments, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2.College of Chemistry, Chemical Engineering and Biotechnology, Donghua University, Shanghai 201620, China)

靛蓝隐色酸上染蚕丝的工艺研究

卢 明1,2，刘一萍1，张秀咪1

(1.西南大学 纺织服装学院，重庆 400716；2.东华大学 化学化工与生物工程学院，上海 201620)

采用靛蓝隐色酸上染蚕丝，并对染色工艺进行研究，分析保险粉质量浓度、染浴pH值、染色温度及盐对上染性能的影响。结果表明，靛蓝隐色酸能上染蚕丝，并在保险粉质量浓度为3 g/L、染浴pH值为3时，上染性能最好；温度对染料上染率有显著影响，在90～100 ℃时，染料上染达到最高峰；盐对靛蓝隐色酸上染蚕丝无促染作用。

蚕丝；靛蓝；隐色酸；染色

LU Ming1,2, LIU Yi-ping1, ZHANG Xiu-mi1

(1.College of Textile and Garments, Southwest University, Chongqing 400716, China; 2.College of Chemistry, Chemical Engineering and Biotechnology, Donghua University, Shanghai 201620, China)

靛蓝是一种古老的还原染料，具有经济、环保等优点，广泛应用于纤维素纤维的着色[1-3]。靛蓝隐色体可以在酸性条件下转化为隐色酸，微粒直径一般为0.01μm。这种方法染色，在匀染和透染等性能方面，不仅远比隐色体染色法优越，也比悬浮体染色法优良，而且隐色酸可以连续使用，便于节约染化料。靛蓝隐色酸染色是在酸性条件下进行，适用于蚕丝的染色。同时，靛蓝隐色酸不溶于水，对纤维无直接性，不受染料上染率的限制，可以任意拼用不同类的染料染色，有利于简化和方便蚕丝与其他纤维混纺织物的染色[4-5]。本研究采用靛蓝隐色酸上染蚕丝，研究各种染色工艺条件对纤维得色量的影响，确定染料上染的最佳工艺条件，以期能通过本研究产生一种新的使用靛蓝上染蛋白质纤维的染色工艺。

1 试验部分

1.1 材 料

蚕丝(秋白)，靛蓝(商品染料，泰丰泰兴公司)；氢氧化钠、保险粉、冰醋酸、氯化钠，以上试剂均为化学纯。

1.2 仪 器

高温高压染色小样机(南通三思)、TU-1901紫外可见分光光度计(北京普析)、IS19-1积分球(北京普析)。

1.3 试验方法

1.3.1 染色方法

1.3.1.1 靛蓝的还原

靛蓝先用烧碱、保险粉还原成染料隐色体。

1.3.1.2 靛蓝隐色酸染液的制取

用醋酸调节染浴pH值，使靛蓝隐色体遇酸转化成为隐色酸。

1.3.1.3 染色蚕丝

在染浴中投入脱胶蚕丝纤维(浴比为1∶50)，在室温下起染，逐步升温到所需温度，保温30 min。

1.3.1.4 染色后处理

染色后维纶纤维经还原、氧化、皂煮、水洗晾干后，测定其表面色深度K/S值。

1.3.2 表面色深度测定

用分光光度计测定纤维的反射光谱，在染料最大吸收波长处读取反射率R %，用Kubelka-Munk公式计算表面色深度K/S值[6]。K/S值越大，颜色越深；反之，颜色越浅。

2 结果与讨论

2.1 保险粉质量浓度对染色的影响

靛蓝隐色酸染色首先需要在碱性条件下用保险粉将靛蓝转化为靛蓝隐色体。保险粉的质量浓度将决定靛蓝还原成隐色体的程度，进而影响染液中靛蓝隐色酸的浓度，对纤维的上染有着决定性的作用。保险粉用量对染色效果的影响见图1。

图1 保险粉质量浓度对染色深度的影响Fig.1 Effect of Mass Concentration of Sodium Hydrosul fi te on K/S Value of the Dyed Silk

图1对应的染色工艺是：染料质量浓度为0.5 g/L，染浴pH值为3，染色温度为100 ℃，保温30 min。保险粉质量浓度较少时，靛蓝染料分子不能完全转化为隐色体，也就不能在酸性条件下转化为靛蓝隐色酸，不能很好上染蚕丝。随着保险粉质量浓度的增加，染色后的蚕丝表面色深度逐渐提高，直至染浴中保险粉质量浓度达到2 g/L，纤维的得色量不再明显增加。但当保险粉的质量浓度达到3.5 g/L时，出现了蚕丝纤维得色量的降低，表明保险粉质量浓度过大，造成了靛蓝不正常还原反应。

2.2 染浴pH值对染色的影响

染浴的pH值会影响到染料隐色体、隐色酸的平衡关系，也必然会影响到染料对蚕丝纤维的上染性能。考虑到蚕丝纤维高温下不耐碱，染浴选择在酸性和近中性条件，即pH值为2～6。

由图2可以看出，在pH值越大时，靛蓝隐色体上染蚕丝的量较少，K/S值减小。随着pH值从中性逐渐降低，上染量增加，在pH值为3时，达到最高量。此时，靛蓝主要以隐色酸的形式存在，在染液中以悬浮颗粒存在，具有疏水性，所以染色机制类似于分散染料对纤维染色的自由体积模型。但当pH值为2时上染量下降，有可能是染浴中存在大量的氢离子，染料分子由于氢键等次价力而吸附氢离子带正电荷；此时，染浴的pH值小于蚕丝纤维的等电点而使蚕丝纤维呈正电荷状态，这样隐色酸和蚕丝纤维相互产生库仑斥力，导致上染率下降[7]。

图2 染浴pH值对染色深度的影响Fig.2 Effect of pH Value of Dye Bath on K/S Value of the Dyed Silk

2.3 染色温度对染色的影响

染色温度是染整工艺中一个重要的工艺条件之一，控制好温度，可以使纤维的得色量发生较大的改变。在保险粉的质量浓度为3.0g/L、染液pH值为3的情况下，染色温度对染色的影响见图3。

图3 染色温度对染色深度的影响Fig.3 Effect of Dyeing Temperature on K/S Value of the Dyed Silk

图3可以看出，随着上染温度的提高，蚕丝的K/S值增加，得色量增加。在温度低于80 ℃时，纤维的上染量增加不显著，但当染色温度达到100 ℃时，纤维的K/S值最大，上染量最高。这是由于提高染色温度可以增加染料的上染速度，同时促使纤维溶胀，染料分子易于进入纤维内部，达到透染的目的。对于聚集倾向较大的染料，升高温度可以降低其聚集度，有利于上染。需注意温度越高，染料隐色酸越不稳定，染色温度控制在90～100 ℃较好[8]。

2.4 电解质对染色的影响

电解质在纺织品染色工艺中起着相当重要的作用，但对于不同的染料，电解质的作用也各不相同。

在保险粉质量浓度为3.0 g/L、染液pH值为3、染色温度为100 ℃的情况下，研究了不同质量浓度硫酸钠对染色效果的影响，结果如图4所示。电解质在靛蓝隐色酸上染蚕丝的染色工艺中几乎没有影响。

图4 电解质质量浓度对染色深度的影响Fig.4 Effect of Mass Concentration of Electrolyte on K/S Value of the Dyed Silk

染料NazD在染液中解离为Na+离子和Dz-色素离子，盐有促染或缓染作用的主要原因是它能降低上染过程中纤维表面电荷与染料色素离子的库仑斥力和库仑引力[9]。在酸性条件下，靛蓝隐色酸染料分子基本上呈电中性状态，即不存在上述问题，故电解质对染料上染蚕丝的影响不明显。

3 结 论

在酸性条件下，靛蓝隐色体转化为疏水性的隐色酸，靛蓝隐色酸在染浴中不溶于水，呈非离子态的悬浮颗粒。采用靛蓝隐色酸上染蚕丝，染色效果明显，能够获得较好的上染率。最佳的染色蚕丝工艺条件是：在靛蓝染料质量浓度为0.2 g/L时，保险粉质量浓度为3 g/L，染浴pH值为3，染色温度为100 ℃。

[1]SAKAGAWA T, KOSHIDA H, NAKAYAMA T. Proposal for New Application Methods of Indigo to Dye Fashionable and Sensuous Beauty[J]. Senshoku Kogyo, 1991, 39:210-220.

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[4]薛迪庚.最新染料大全[M].北京：中国纺织出版社,1996：571.

[5]ABOZIN V G, KARPOV V V. Study of the Acid-base Properties of Leuco-acids of Indigo and Thioindigo, Ⅶ[J]. Z Prikl Khim, 1964, 37: 805-880.

[6]CONVERT R, SCHACHER L, VIALLIER P. An Application of the Kubelka-Munck Relationship to Calculate the Color Fastness of a Fabric[J]. Textile Res J, 1999, 69: 357-362.

[7]卢明.靛蓝隐色酸对维纶的上染工艺[J].纺织学报，2009，30(7)：73-76.

[8]张健飞，侯丛，李秀珍.还原染料隐色酸对未改性丙纶织物染色的探讨[J].印染，1999(12)：8-9.

[9]赵涛.染整工艺学教程(第二分册)[M].北京：中国纺织出版社，2005：84-86.

The Process Research of Dyeing Silk with Indigo Acid-leuco

Indigo acid-leuco was used to dye silk. The dyeing and dyeing parameters such as mass concentration of sodium hydrosulfite, pH value of dye bath, dyeing temperature and salt were investigated. The results showed that: silk was successfully dyed with indigo acid-leuco. The dyeing performance of silk was best at sodium hydrosulfite 3 g/L and pH value 3. The temperature had remarkable effect on dye-uptake, the dyeuptake reached peak at 90-100 ℃. Meanwhile salt had no effect for dyeing silk with indigo acid-leuco.

Silk; Indigo; Acid-leuco; Dyeing

TS195.644

A

1001-7003(2010)12-0001-03

2010-06-03

卢明(1978－ )，男，讲师，博士研究生，研究方向为纺织新材料和染整工艺等。