槐米色素和高粱红色素对桑蚕丝织物的拼色研究

于 颖

(辽东学院 化工与机械学院， 辽宁 丹东 118003)

近年来，关于天然染料染色纺织品的报道较多。大多数天然染料染色后的织物色彩单一，上染百分率较低，染色色牢度较差[1-2]。 改善天然染料的染色色系，提高其色牢度，可提升染色织物的附加值。高粱红色素是从高粱壳中提取的染料，属于黄酮类化合物，是多酚类色素的一种，主要化学成分为“5，4′二羟基—7—0异黄酮半乳糖苷”和“5，4′二羟基—6，8—二甲基—7—0异黄酮半乳糖苷”[3-4]。其水溶液呈棕红色，着色力强，性质稳定，有一定药用价值，可作为纺织品染料[5-8]。槐米为豆科植物槐(Sophora japonica L)的干燥花蕾，主要色素成分为芸香苷(占色素10%～30%，属黄酮类衍生物)和槲皮素,在水溶液中扩散性较好，染色织物色彩鲜艳，是古代珍贵的黄色染料之一[9-10]。将槐米染料和高粱红染料通过拼混染色桑蚕丝织物可以得到不同的色泽,可丰富槐米染料和高粱红染料的染色色系，提高染色牢度，也为改善其染色色调偏少和配色困难等问题提供了新的途径。目前，未见二者拼混染色织物的研究报道。本文研究为研发高附加值绿色纺织品植物染料提供理论依据。

1 试 验

1.1 材料与仪器

试验织物：11206电力纺(100%桑蚕丝, 面密度35 g/m2, 浙江米赛丝绸有限公司)。

试验药品：红高粱(吉林省榆树市产)、槐米(辽东学院校园内)；硫酸亚铁、十二水合硫酸铝钾、五水硫酸铜、稀土(CeO2)、氢氧化钠、盐酸(均为分析纯，沈阳化学试剂厂)、中性皂片(周口裕鑫日化有限公司)、改性剂LD-8201(杭州绿典化工有限公司)。

试验仪器：AR2130电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)；双列四孔电子恒温水浴箱(北京中兴伟业仪器有限公司)；SHZ-88型恒温振荡器(江苏金坛市医疗仪器厂)；SW-12 A型耐洗色牢度试验仪(常州第一纺织设备有限公司)；PHS-3C 精密pH计(上海精密科学仪器有限公司)；KB30C/LCD 染色机(佛山市航星自动化设备有限公司)；Y571B型摩擦色牢度仪(宁波纺织仪器厂)；YG811D型日晒气候色牢度仪(无锡市三环仪器有限公司)；dhg-9140a电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司)；Datacolor-600型测色仪(美国Datacolor公司)。

1.2 染料的提取

高粱红色素：称取干燥的粉碎后过口径0.425 mm筛网的红高粱壳20 g，加入质量浓度为20 g/L的氢氧化钠提取液250 mL，100 ℃提取2 h，滤渣，以相同方法再提取1次，合并2次滤液，定容至500 mL，为减少染料损失，节省成本和工序直接用于无废水染色，设溶液浓度为A。

槐米色素：用碱提酸沉法提取。称取晾干粉碎后过口径0.600 mm筛网的槐米20 g，料液比 1∶30, 用氢氧化钠溶液调节pH值为9，提取温度100 ℃，提取时间1.5 h，重复2次，合并滤液，将滤液调节pH值为4.5，20 ℃静置12 h，抽滤烘干得槐米色素。

1.3 桑蚕丝改性工艺条件

为改善桑蚕丝织物的染色性能，提高染色牢度，对桑蚕丝织物进行改性。首先将桑蚕丝织物在室温润湿5 min,加入改性剂LD-8201 17%(owf)，浴比 1∶50，用氢氧化钠调节pH值为8～9后处理10 min,再升温至70 ℃处理30 min后用温水洗涤，再用凉水冲洗，去除织物上未反应的改性剂，晾干待染。

1.4 染色工艺

1.4.1 直接染色

高粱红色素染色：将桑蚕丝织物放入浓度为3A/5(提取的高粱红色素浓度为A，直接用于无废水染色，取其相对比例)的高粱红染液中，浴比 1∶40，pH值5，染液温度70 ℃，染色时间40 min，取出皂洗、水洗、烘干；槐米染料染色：将桑蚕丝织物放入槐米10%(owf)染液中，在浴比1∶30，pH值为4，染色温度为90 ℃条件下，染色80 min。取出皂洗、水洗、烘干。

1.4.2 媒染染色

采用后媒染法，先将桑蚕丝织物按上述直接染色条件进行染色，再在浴比1∶30, 染液pH值5,染色温度70 ℃条件下，分别加入5 g/L媒染剂(硫酸亚铁、十二水合硫酸铝钾、五水硫酸铜、稀土(CeO2))染色60 min, 取出皂洗、水洗、烘干。

1.4.3 拼混染色

将提取的高粱红色素和槐米色素按不同比例混合，分别对桑蚕丝织物进行直接染色和后媒染色，取出皂洗、水洗、烘干。拼混染色染料直接染色条件为：浴比1∶30、pH值4、染液温度70 ℃、染色时间60 min；拼混染色媒染染色条件为：浴比1∶30、pH值5、染液温度70 ℃，分别加入5 g/L媒染剂(硫酸亚铁、十二水合硫酸铝钾、五水硫酸铜、稀土(CeO2))染色50 min。

1.5 染色性能测试

颜色特征值：染后桑蚕丝织物折叠4层，利用Datacolor-600测配色仪测试其K/S值(色深度值)，L*(亮度值)，a*(红绿色度值)，b*(蓝黄色度值)，c*(彩度值)，D65光源，10°视角。

染色牢度：分别按照GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》、GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》、AATCC TM16—2003《耐光色牢度》进行测定。

2 结果与讨论

2.1 染色结果分析

槐米色素和高粱红色素对桑蚕丝织物染色结果见表1。可知，槐米色素媒染染色桑蚕丝织物的K/S值较直接染色增加幅度较大。不论用哪种媒染剂，槐米染色桑蚕丝织物的色牢度均较好，染色桑蚕丝织物得到不同颜色，是因为槐米色素与金属离子间的络合结构、络合机制，随金属离子不同而不同。槐米色素与金属盐形成络合物使之发色，并固着在纤维上，而且络合物的性质决定了被染物色光的坚牢度[11],借助金属离子与染料的络合作用，有助于提高上染百分率，得到丰富的颜色；高粱红色素本身是阴离子染料，对桑蚕丝具有较高的染色亲和力，适用于阳离子改性桑蚕丝织物的直接染色[12]。但日晒色牢度较差，媒染后桑蚕丝织物的K/S值增高，这也是因为吸附到纤维上的染料分子与金属离子形成了一种不溶性络合物固定在纤维上，大大提高了染料的固着率﹝13﹞，日晒色牢度也有所提高。

表1 槐米色素和高粱红色素对桑蚕丝织物的染色性能

2.2 直接染色

不同体积分数的槐米色素和高粱红色素对桑蚕丝织物直接染色的颜色特征值见表2。

表2 2种天然染料拼混直接染色桑蚕丝织物颜色特征值

从表2可以看出，拼混染料的体积分数对桑蚕丝织物染色效果影响较大，拼色桑蚕丝织物的K/S值随着槐米色素体积分数的减少、高粱红色素体积分数增加呈减小趋势。这是因为，高粱红色素和槐米色素主要成分都属于类黄酮类结构，2种染料可以拼混染色，槐米色素对桑蚕丝织物的染色亲和性要大于高粱红色素。所以，拼混染料中的槐米色素体积分数愈大，K/S值也相对增大，明度L*降低，红光a*增强，黄光b*减弱，彩度c*增强，桑蚕丝织物得色从单一槐米色素染色的柠檬黄色逐渐过渡到高粱红色素染色的红棕色。

2.3 媒染染色

不同体积分数的槐米和高粱红色素对桑蚕丝织物媒染染色的颜色特征值见表3。

由表3可以看出，2 种天然染料拼混媒染桑蚕丝织物的K/S值随拼混染料的体积分数变化而发生规律性变化，这与直接染色的K/S值变化规律一致。不同种类的媒染剂，其染色桑蚕丝织物的色相差异很大。Cu2+媒染中染色桑蚕丝织物偏红光倾向增强，黄光减小，呈现深浅不一的棕黄色及棕色等颜色。Fe2+媒染中桑蚕丝织物的亮度和鲜艳度下降，红光增加，获得浅褐色、浅棕色和土棕褐色等颜色。Al3+媒染中染色桑蚕丝织物亮度减小，红光增幅较大，鲜艳度也增高，桑蚕丝织物呈现橙黄色、深橙色和橙红色等颜色。稀土媒染染色桑蚕丝织物色泽明亮、鲜艳，红光较重，呈现较好的橙黄色、深橙色和橙红色等颜色，且匀染效果较理想。这是因为稀土作为媒染剂可以提高天然染料的染色性能，稀土媒染剂以配位键将染料分子和桑蚕丝织物紧紧结合在一起，强烈的络合能力使染色后的织物色深值提高，还可减少传统媒染剂对环境带来的污染问题[14-15]。可见, 2种天然染料拼混媒染桑蚕丝织物，可以获得不同的色泽和理想的染色效果。

2.4 拼混染色桑蚕丝织物的色牢度

槐米色素和高粱红色素拼混直接染色桑蚕丝织物的色牢度测试结果见表4。

表4 2种天然染料拼混直接染色桑蚕丝织物色牢度

由表4可以看出，2种天然染料拼色时，染色桑蚕丝织物的色牢度较好，可达3级以上，满足实际穿着要求。槐米色素和高粱红色素拼混媒染桑蚕丝织物的色牢度测试结果如表5所示。媒染桑蚕丝织物的色牢度较直接染色有一定提高，这是因为媒染剂以螯合键与染料和纤维结合，起到架桥作用，使染料和纤维间的结合力增强，提高了染色织物的色牢度[16]。耐摩擦色牢度和耐皂洗牢度最高可达4～5级，日晒色牢度也可达到3～4级。

3 结束语

不同浓度配比的高粱红色素和槐米色素对改性后的桑蚕丝织物拼色效果较好。通过拼色和媒染，可丰富染色桑蚕丝织物的色泽，提高色牢度，染色织物的色牢度均达到3级以上，符合GB/T 3920—2008、GB/T 3921—2008、AATCC TM16—2003。我国红高粱资源丰富，槐米原料也易得，染料提取工艺简单。随着天然染料的需求量增大，2种染料拼混染色将会有很广阔的应用前景。

表5 2种天然染料拼混媒染桑蚕丝织物的色牢度