由表2可以看出,影响固色效果的因素排序为:焙烘温度>固色剂质量浓度>焙烘时间。焙烘温度为85℃时,织物K/S值、ΔE和C等3项指标都是最大的。这是因为,温度过低固色剂与织物反应不完全,温度过高固色剂结构可能遭到破坏,从而影响固色剂处理效果。综合考虑各因素,优化固色工艺为:焙烘温度85℃,焙烘时间5 min,固色剂质量浓度10 g/L。
由于固色剂质量浓度是影响固色效果的第二大因素,且随着固色剂质量浓度的增加,固色效果提高,为进一步了解固色剂质量浓度超过10 g/L后,固色效果是否继续提高,对固色剂质量浓度做单因素试验,试验选择焙烘温度为85℃,焙烘时间为5min,结果见表3。
由表3可以看出,随固色剂质量浓度增加,织物K/S值增大,亮度降低,彩度提高,色相角略有增大;当固色剂质量浓度为16 g/L时,K/S值达到峰值。因此,确定固色剂质量浓度为16 g/L。
考虑到经过固色剂预处理后,织物表面可能会带正电荷,而桑葚色素在碱性条件下带负电荷,提高pH值可能有利于色素与纤维的结合。因此,对预处理后染浴的pH值进行单因素试验,结果见表4。
由表4可以看出,随pH值的增大,K/S值和Δ降低,亮度增加,红光减少,黄光减少,彩度降低。p值到达11时,降幅趋于平缓。说明酸性条件有利于色素上染棉纤维,具体原因有待进一步研究。但由于酸性条件下对棉纤维有一定的损伤,因此,选择固色剂预处理后的最佳染色pH值为7。
综上,固色剂处理的优化工艺条件为:焙烘温度85℃,焙烘时间5 min,固色剂质量浓度为16 g/L,预处理后在中性条件下染色。
2.3 交联剂预处理染色法中交联剂处理工艺的优化
2. 3. 1 焙烘时间对交联剂预处理染色效果的影响
设定焙烘温度85℃,交联剂8 g/L,改变焙烘时间(1、2、3、4、5 min),按1. 2. 2(3)节工艺进行单因素试验,研究焙烘时间对交联剂预处理染色效果的影响,结果见表5。
从表5可以看出,各项指标在焙烘时间为2min时达到最好,时间延长后各项指标反而有所下降。这可能是因为时间过短,交联剂还未与织物反应完全;而时间过长,交联剂结构遭到破坏。因此,确定交联剂轧烘法最佳焙烘时间为2 min。
2. 3. 2 焙烘温度对交联剂预处理染色效果的影响设定焙烘时间2 min,交联剂8 g/L,改变焙烘温度(60、70、80、90、100℃),按1. 2. 2(3)节工艺进行单因素试验,研究焙烘温度对交联剂预处理染色效果的影响,结果见图1和图2。
由图1和图2可以看出,K/S值和ΔE随温度的变化规律基本相同,都是随温度上升而增大。到达70℃时,进入一个平缓区;达到80℃后,温度再升高,K/S值和ΔE反而下降;达到90℃时又开始增大。由于在100℃时的K/S值和ΔE值与80℃时相差不多,故确定焙烘温度为80℃。
2. 3. 3 预处理后染浴pH值对染色效果的影响
设定焙烘温度85℃,焙烘时间2 min,交联剂8 g/L,按1. 2. 2(3)节工艺处理,研究预处理后染浴pH值对染色效果的影响,结果如表6。
由表6可以看出,交联剂处理后,染浴pH值对染色效果的影响较大,随pH值增大,K/S值、a、b、C、ΔE等变小,在pH值为13的条件下,染色的得色水平已降低至直接染色的得色水平(直接染色K/S值1. 868)。如前所述,这说明酸性条件下有利于色素上染棉纤维,但是,由于酸性条件下染色对纤维素纤维有一定的损伤,因此,最终选择交联剂处理后染色pH值为7,即在中性条件下染色。
2. 3. 4 交联剂质量浓度对染色效果的影响
设定焙烘温度85℃,焙烘时间2 min,改变交联剂质量浓度(5、10、15、20、25、30 g/L),按1. 2. 2(3)节工艺进行单因素试验,研究交联剂浓度对交联剂预处理染色效果的影响,结果见图3和图4。
由图3和图4可以看出,K/S值和ΔE都是随交联剂质量浓度增加而增大,最后有趋于平缓的趋势。这是因为交联剂质量浓度越大,与棉纤维上的反应基团反应得越充分,从而越有利于色素上染棉纤维。考虑到交联剂用量过多会使棉织物的强力下降,因此,选择交联剂质量浓度为30 g/L。
综上所述,交联剂处理的优化工艺为:焙烘温度80℃,焙烘时间2 min,交联剂质量浓度30 g/L,交联剂预处理后在中性条件下染色。
2.4 不同染色织物的染色性能
按2. 2节和2. 3节得到的优化工艺条件对织物进行处理后染色,并与直接染色法染色结果进行比较,研究染色方法对棉织物表观深度和色牢度的影响,结果如表7。
由表7可以看出,直接染色织物的表观深度较低,与白布相接近,因此干摩和湿摩的级数较高。固色剂、交联剂可以显著提高织物的表观深度,经固色剂和交联剂处理后的织物,干摩擦牢度都较高,而交联剂轧烘法染色织物的湿摩擦牢度较低。从皂洗牢度看,沾色级数都很高,这是因为天然染料本身对纤维直接性就低,且染色织物经过染色后的皂洗,浮色已基本去除。直接染色织物的变色级数较低,固色剂和交联剂处理的织物染色后变色级数都较高。总之,固色、交联处理后的皂洗牢度得到了有效的提高。
2.5 断裂强力和断裂伸长
按照GB/T 3923. 1—1997测定直接染色、固色剂处理和交联剂处理染色织物的强力和断裂伸长,并与白布做比较,结果如表8所示。
表8中,直接染色织物经向断裂强力略有下降,纬向断裂强力增大;固色剂处理的染色织物经向断裂强力降低了13. 2%,纬向断裂强力有一定提高;交联剂处理染色织物经向断裂强力降低了20. 1%,纬向断裂强力增大。各种染色方法的经向伸长率都有较大幅度的提高,纬向伸长率则基本上维持在一个水平上,仅有较小幅度的波动。
3·结论
(1)用固色剂和交联剂对棉织物进行预处理,可以在对织物强力影响较小的情况下,有效提高桑葚色素的上染性能和牢度,其中固色剂处理的湿摩牢度及强度指标比交联剂处理的织物要好一些。
(2)固色剂处理的优化工艺为:焙烘温度85℃,焙烘时间5 min,固色剂16 g/L,预处理后在中性条件下染色。
(3)交联剂处理的优化工艺为:焙烘温度80℃,焙烘时间2 min,交联剂30 g/L,交联剂预处理后在中性条件下染色。
参考文献:
[1]郑永霞,董波,张成文,等.桑葚花色素甙的提纯和分析[J].湖北农业科学, 2009, 48(12): 3120-3123.
[2]朱毛毛,吴向阳,仰榴青,等.桑葚红色素的提取工艺研究[J].食品研究与开发, 2009, 30(4): 104-106.
[3]徒晓茜.蚕桑副产品中色素提取及其用于真丝织物的染色研究[D].苏州:苏州大学纺织化学与染整工程, 2007: 8-9.
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