由表2可知，5个因素的极差顺序为染色时间(B)>染色温度(A)>保险粉质量浓度(C)>超声波功率密度(E)>烧碱质量浓度(D)。因素A选择第1水平，即20 oC；因素B选择第4水平，即4 rain；因素c选择第2水平，~[120 g／L；因素D选择第2水平，l~lJ5 g／L；因素E选择第3水平，即0．5 W／cm2。综上所述，最优工艺参数为：染色时间4 rain，染色温度20℃ ，保险粉质量浓度20 g／L，烧碱质量浓度5 g／L，超声波功率密度0．5 W／cm 。当温度较高或染色时间较长时，保险粉在超声波作用下会快速分解，进而严重影响还原染料的上染率。故植物靛蓝染料在用超声波染色时，宜取较低的染色温度和较短的染色时间。6 5 4 3 2 O∽
2．3 超声波对染色织物色牢度的影响
为探讨超声波对染色性能的影响，分别测试了超声波和常规染色2种染色方法获得染色样品的耐摩擦和耐洗色牢度，结果如表3、4所示。为使2种染色工艺测得数据具有较好的可比性，改变常规染色工艺的染料浓度，使试样与超声波染色试样的／S值相近。
由表3、4可知，除个别情况外，超声波染色可提高织物的色牢度，特别是湿摩擦牢度。
2．4 超声波染色的作用机制
为了解超声波对棉纤维形态结构和超分子结构的影响，采用扫描电镜和综合热分析仪，分别对超声波处理前后的棉纱线进行观察和测试。
2．4．1 棉纤维的形态结构
图7为超声波处理前后棉纤维的扫描电镜照片。由图7可以看出，经超声波处理后，棉纤维表面明显变得蓬松、粗糙，且有显著刻蚀的痕迹，同时有分丝帚化现象，使棉纤维的比表面积增加，润湿性提高。
2．4．2 综合热分析
图8示出超声波处理前后棉纤维的综合热分析曲线。可以看出，棉纤维的热裂解可以分为3个阶段，即始裂解段、主裂解段和末裂解段 。经超声波处理的棉纤维和未经超声波处理的棉纤维的主裂解段温度范围分别为336～405．7 qC和377～391．7 qC，即前者提前41℃开始快速失重。这表明经超声波处理后棉纤维的热稳定性有所下降。其原因有物理和化学2方面。超声波引发的空穴爆炸时，产生高频射流强烈地作用于棉纤维，使得棉纤维表面被刻蚀，内部原纤被拉扯，致使无定形区增加，结晶区减少。同时水中的氧气在超声波引发的高温和高压热核点作用下易形成高能自由基与棉纤维大分子作用，使得棉纤维被氧化。上述2方面作用使棉纤维高聚物的分子链更加柔顺、蓬松，分子间孔隙增多，从而有利于染料的扩散，纤维容纳染料的能力也增强。因此，经超声波处理的棉纱线更有利于染色，使染色织物手感蓬松和柔软 。
(a)未经超声波处理纤维
(b)经超声波处理纤维
3 结 论
本文分析了染色温度、染色时间、保险粉质量浓度、烧碱质量浓度和超声波功率密度对K／S值的影响，优化了植物靛蓝染料的超声波染色工艺，探讨了超声波对染料染色性能的影响及其作用机制，主要结论如下：
1)超声波染色的最佳工艺处方为：保险粉质量
浓度15 g／L，烧碱质量浓度5 g／L，染色时问4 min，染色温度2O cI=，超声波功率密度0．5 W／cm2。2)将超声波技术应用于植物靛蓝染料染色工艺，可提高染色样品的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，特别是湿摩擦牢度有明显的提高。
3)超声波染色不但可以提高染料的上染率，还可以提高染料的上染速率，从而可以在较低的温度下获得较高的染料上染率。
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