茜草染料对桑蚕丝/羊毛织物的印花性能

许 磊，张 蓉，虞 琳，陶 然，牛建涛

(1.苏州经贸职业技术学院，江苏 苏州 215009； 2.江苏省丝绸工艺与材料工程技术研究开发中心，江苏 苏州 215009； 3.国家丝绸及服装产品质量监督检验中心，江苏 苏州 215128； 4.苏州市纤维检验院， 江苏 苏州 215128)

天然染料主要来源于植物、矿物、动物或微生物等[1]，色泽自然，但由于其成本较高且其产量、部分性能不如合成染料等因素[2]，使其发展缓慢。在绿色环保的发展理念下，近年来越来越多的研究人员开始关注天然染料的应用[3-5]，将其应用于纺织品的染色[6-8]，也有部分企业对其应用技术进行了产业化的尝试，但规模总体有限。这些研究及应用主要集中于天然染料的染色领域，对于其在羊毛织物印花上的应用，由于受到天然染料应用工艺及染料种类等影响[9-11]，相关研究还比较少，有必要对其进行研究探讨，开发相关技术的新产品。本文主要针对茜草在桑蚕丝/羊毛上的印花加工进行研究探讨，以期为今后开发天然环保的毛织物新产品及其产业化应用推广提供参考。

1 实 验

1.1 材料及药品

丝/毛绫(桑蚕丝/羊毛50/50，苏州新民纺织有限公司)、茜草染料(工业级，常州美胜生物材料有限公司)、海藻酸钠(分析纯，天津市大茂化学试剂厂)、甘油、十二水合硫酸铝钾(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)、硫酸亚铁、硫酸铜(分析纯，天津市大茂化学试剂厂)，去离子水(国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 仪器及设备

印花筛网(孔径100 μm，印制图案尺寸20 cm×25 cm)、YG902C型紫外线透过率测试仪(南通三思机电科技有限公司)、HD-101 A电热鼓风烘箱(南通宏大实验仪器有限公司)、RC-CSD多功能试样汽蒸机(靖江市华夏科技有限公司)、Datacolor 600测色配色系统(德塔颜色商贸(上海)有限公司)、Y571B型耐摩擦色牢度测试仪(南通宏大实验仪器有限公司)、SW-12A型耐洗色牢度实验机(南通宏大实验仪器有限公司)，JA1003 电子天平(温州市大荣纺织仪器有限公司)。

1.3 试验方法

1.3.1 印花色浆制备

在200 mL的烧杯中加入18 mL去离子水，茜草染料1 g，搅拌均匀后加入甘油1 g，再加入质量分数为10%的海藻酸钠糊料80 g，用玻璃棒搅拌均匀待用。

1.3.2 直接一浴法印花工艺

将制备好的印花色浆倒入印花筛网后，刮刀45°往复刮印织物2次，织物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃热水洗净，晾干织物。

1.3.3 媒染一浴法工艺

将制备好的印花色浆(媒染剂0.5 g，配制色浆时添加)放置于烧杯中搅拌均匀，印花浆料倒入印花筛网后，刮刀45°往复刮印织物2次，织物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃热水洗净，晾干织物。

1.3.4 前媒印花工艺

织物在浴比1∶50的媒染剂溶液(媒染剂20 g/L)中二浸二轧,轧余率110%，90 ℃烘干。将印花浆料倒入印花筛网后，刮刀45°往复刮印已媒染处理的织物2次，织物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min，60 ℃热水洗净，晾干织物。

1.3.5 印花后媒工艺

将印花浆料倒入印花筛网后，刮刀45°往复刮印织物2次，织物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸20 min。已印花织物在1∶50的媒浴中(媒染剂20 g/L)二浸二轧,轧余率110%，在90 ℃烘干。60 ℃热水洗净，晾干织物。

1.4 性能测试

1.4.1K/S值

用Datacolor测色仪测定织物K/S值，采用D65光源、10° 观察视角，试样折叠成4 层，不同位置测试4 次，取平均值。

1.4.2 色牢度

参照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》分别测试织物的耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度，按照GB/T 250—2008《纺织品 色牢度试验 评定变色用灰色样卡》，GB/T 251—2008《纺织品 色牢度试验 评定沾色用灰色样卡》进行评定。

1.4.3 抗菌性能

参照GB/T 20944.3—2008《纺织品 抗菌性能的评价 第3部分：振荡法》测试。

1.4.4 UPF值

参照GB/T 18830—2009 《纺织品 防紫外线性能的评定》标准测试。

2 结果与讨论

2.1 直接一浴法印花对织物性能的影响

天然染料印花中可通过添加媒染剂提高印花上色效果，采用不同的媒染剂也会影响着色性能和印花效果。无媒染剂或分别采用硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸铝钾为媒染剂添加在色浆中进行直接一浴法印花，不同媒染剂对丝/毛绫印花效果影响见表1。

表1 不同媒染剂对一浴法丝/毛绫印花效果的影响

由表1可以看出，未添加媒染剂对印花效果影响较明显，丝/毛绫的K/S值较低，且耐摩擦色牢度，耐水洗色牢度也稍低于添加媒染剂印花的织物。这主要是由于媒染剂的存在，金属离子与茜草染料中的羧基、羟基等配位基发生了配位反应[12]，提高了染料的色牢度及色深值。在硫酸亚铁、硫酸铜及硫酸铝钾3种媒染剂中，硫酸亚铁获得的K/S值最高，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度要好于其他媒染剂的应用效果，因此直接一浴法印花工艺选择硫酸亚铁为媒染剂较好。

2.2 前媒印花工艺对织物性能的影响

为了进一步探讨前媒处理丝/毛绫后的印花性能，选择硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸铝钾分别作为媒染剂按照1.3.4工艺对织物进行处理，然后进行印花加工，测试不同媒染剂对前媒印花效果的影响。前媒印花工艺对印花效果的影响见表2。

表2 前媒印花工艺对印花效果的影响

由表2可以看出，使用媒染剂前媒处理织物， 印花后织物K/S值最高的是使用硫酸亚铁作为媒染剂的织物，其干、湿耐摩擦色牢度较好，耐水洗色牢度则要好于硫酸铜和硫酸铝钾媒染剂处理的织物。硫酸铜作为媒染剂处理后的织物湿耐摩擦色牢度为2级，耐水洗色牢度仅为1～2级，色牢度较差，因此不适用于茜草染料的前媒印花加工。综合考虑色深K/S值及耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度的效果，采用前媒印花工艺选择硫酸亚铁作为媒染剂效果最好。

77.66 %（73/94）的学员希望医学双语教材作为学习资料，其次为期刊杂志（38.30%）和国外原版教材（35.11%）。

2.3 印花后媒工艺对织物性能的影响

印花后媒工艺参照1.3.5对丝/毛凌进行印花加工，选择硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸铝钾分别作为媒染剂，测试不同媒染剂对印花效果的影响。印花后媒工艺对印花效果的影响见表3。

表3 印花后媒工艺对印花效果的影响

由表3可以看出，硫酸亚铁在印花后媒工艺加工中K/S值最好，湿耐摩擦色牢度稍差于硫酸铜和硫酸铝钾为媒染剂的织物，但耐水洗色牢度要好于硫酸铜及硫酸铝钾为媒染剂的织物。因此，印花后媒工艺加工中选择硫酸亚铁为媒染剂最好。

由表1～3可发现，硫酸亚铁是茜草染料印花较适宜的媒染剂，前媒印花工艺使用硫酸亚铁可获得较大的K/S值及较好的耐摩擦色牢度、耐水洗色牢度。因此，选择硫酸亚铁作为媒染剂，采用前媒印花工艺对丝/毛绫进行印花加工。

2.4 媒染剂用量对印花性能的影响

媒染剂中的金属离子与茜草染料及纤维中的羟基产生了配位反应，形成配合物[12]，使得染料能更好地上染织物。选择不同的媒染剂用量在前媒印花工艺中进行测试，具体工艺见1.3.4，茜草染料用量1 g，甘油用量1 g，媒染剂用量对印花效果的影响见表4。

表4 媒染剂用量对印花效果的影响

由表4可以看出，随着媒染剂用量的增加，印花织物的K/S值也逐渐增加，这是由于金属离子增加形成了更多的配合物，使得织物的色深值在逐渐增加。媒染剂质量浓度30 g/L时K/S值最好，再增加媒染剂质量浓度，织物K/S值变化不大。在媒染剂质量浓度大于20 g/L时，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度较好，且K/S值与媒染剂质量浓度30 g/L时相差不大，因此媒染剂质量浓度确定为20 g/L。

2.5 吸湿剂用量对印花性能的影响

印花过程中添加少量的吸湿剂，可以提高印花织物印花后汽蒸时织物上色浆的吸湿性能，有利于染料的上染。前媒印花具体工艺见1.3.4，茜草染料用量1 g，印花中加入甘油作为吸湿剂，测试吸湿剂不同用量条件下的印花效果，吸湿剂用量对印花效果的影响见表5。

表5 吸湿剂用量对印花效果的影响

由表5可以看出，甘油吸湿剂用量逐渐增加，印花织物的K/S值也逐渐增加，在2.0 g时达到最大值，继续增加用量至5.0 g时，K/S值反而稍有下降。说明甘油在2.0 g时已经有较好的吸湿效果，用量继续增加时，色浆吸湿性虽然增加，但对染料的上染促进不明显，过大反而会影响色深值。甘油用量在2.0 g时，丝/毛绫印花后的干、湿耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度也较好，因此，甘油吸湿剂用量为2.0 g较适合。

2.6 汽蒸时间对印花性能的影响

表6 汽蒸时间对印花性能的影响

由表6可发现，汽蒸时间为10 min时，织物的K/S值明显低于20 min以上的数值，且耐水洗色牢度也差半级，说明10 min的汽蒸时间不能使得色浆中的染料充分作用于织物并且固着下来。随着汽蒸时间的增加，织物K/S值也逐渐增加，但超过30 min后变化趋于平稳，说明30 min汽蒸时间已经可以满足染料从色浆中转移至织物的要求，即使再增加汽蒸时间，对染料的转移影响也不大。汽蒸时间在30 min时，干、湿耐摩擦色牢度及耐水洗色牢度也较好，因此，汽蒸时间为30 min较适宜茜草染料对丝/毛绫的印花加工。

经过以上实验内容可确定茜草染料对丝/毛绫的印花加工的最优工艺为前媒印花工艺，织物在浴比1∶50的媒染剂溶液(媒染剂20 g/L)中二浸二轧轧余率，在90 ℃烘干。100 g色浆中茜草染料用量1 g，甘油用量2 g，去离子水17 mL，质量分数10%的海藻酸钠糊料80 g。将印花浆料倒入印花筛网后，刮刀45°往复刮印织物2次，织物在90 ℃烘干，然后105 ℃汽蒸30 min，60 ℃热水洗净，晾干织物。

2.7 印花织物功能性测试

茜草染料因其分子中的酚羟基结构，可能对织物的功能性产生一定的影响，按照2.6最优工艺处理织物，和未处理的织物功能性进行比较，测试结果如表7所示。

由表7可看出，未处理的织物不具有抑菌性能，且紫外线防护系数UPF值也较低。但是经过茜草染料印花加工后，印花部位的抑菌率均高于90%，且UPF值可以达到50，说明茜草染料可以赋予织物较好的抑菌性能及防紫外性能，这将有助于相关新产品的开发与设计。

表7 织物功能性对比测试

3 结 论

丝/毛绫采用茜草染料印花具有较好的色牢度及效果，而且能赋予织物一定的功能效果。

①丝/毛绫采用茜草染料进行印花加工时，选择硫酸亚铁作为媒染剂，使用印花及前媒工艺效果较好，此时K/S值较大，耐摩擦色牢度和耐水洗色牢度也较好，均达到3级以上。

②丝/毛绫茜草染料印花时，前媒处理时媒染剂质量浓度为20 g/L，二浸二轧，轧余率110%。100 g色浆中茜草染料用量1 g，甘油用量为2 g，印花后汽蒸时间为30 min。

③茜草染料对织物印花后，可赋予织物较好的抗菌性能，金黄色葡萄球菌抑菌率可达到94%，大肠杆菌抑菌率可达到91%。织物还具有较好的紫外线防护性能，UPF值可达50.0。