天然染料印花合成纤维织物的效果研究

天然染料对丝绸、羊毛等天然纤维织物的印花技术历史悠久，但天然染料应用于合成纤维织物的研究较少。近年来，人们更多的尝试用天然染料染色合成纤维。如用Chavlikodi染料对腈纶织物染色，可得到黄棕色和暗橙色，用氯化亚锡和明矾作为媒染剂时，上染率高，用硫酸铜作媒染剂时，耐光色牢度很好；奈醌类染料Juglone、Alkannin和Bixin染锦纶、涤纶织物的吸附等温线属于Langmuir型，而Berberine与腈纶织物之间可形成离子键；天然色素黄连素染色Dralon超细腈纶，平衡吸附量随温度的升高逐渐增加，其吸附类型为Langmuir型；染色pH对Dralon超细腈纶的染色性能影响不大，适宜的染色温度为95～100℃，染色腈纶的K/S值随着染料用量的增加而增加；天然染料黄檗中所含的小檗碱可以用来染聚丙烯腈纤维；聚酰胺纤维中含有氨基和羧基，天然染料中的紫草、胡桃、胭脂树等适合上染聚酰胺纤维；虫胶、姜黄、洋葱、茜草、紫草和大黄等天然染料都可用于涤纶染色，这些天然染料的分子量很小，并具有疏水性，上染聚酯的机理与分散染料类似。以上所述研究结果为这些天然染料应用于合成纤维的印花提供了可行性。

下面的实验以印花织物的颜色特征值和色牢度为指标，考察天然染料对合成纤维的印花性能。旨在为开发天然染料用于合成纤维印花工艺提供一些理论依据，也为高附加值印花提供新的途径。

（一）试验设计

1.材料、药品及仪器

（1）织物。涤纶（80g/m2，慈溪市三江化纤有限公司）、聚丙烯腈纤维（1.16～1.18g/cm3，英国考特尔公司）、锦纶（1.15g/cm3，江苏弘盛新材料股份有限公司）。

（2）染料。玫瑰花瓣、茜草，紫草、黄檗、栀子、大黄。

（3）药剂。涤纶织物预处理剂（自制）、PE—RANICE-C吸湿剂（鲁道夫公司）、水质改良剂C-1000（日本化药公司）、氯化铁、氯化镧、碳酸钠、氢氧化钠、明矾、硫酸铜、硫酸亚铁、柠檬酸、醋酸（以上均为分析纯，沈阳化学试剂厂），壳聚糖（浙江康兴生物科技有限公司）、苹果酸（陕西晨明生物科技有限公司）。

（4）仪器。XRITE-8400分光光度仪（美国爱色丽有限公司）；Roaches轧车（英国）；Y571L耐摩擦色牢度仪（苏州市电子仪器有限公司）；SW-12型耐洗色牢度试验机（江西贝诺仪器有限公司）；HH-6数显恒温水浴锅（江苏金坛市荣华仪器制造有限公司）；Mimaki JV-l8O数码印花机（日本Mimaki有限公司）；DZ-3视频变焦显微镜（日本Union公司）；Metfier Toledo 320 pH计（梅特勒一托利多仪器有限公司）；CE-7000A纺织品测色配色仪（美国X-Rite公司）。

2.织物预处理

（1）涤纶织物。吸湿整理剂浓度选用6%，浴比1:30，pH=4.5，温度90℃，时间50min，涤纶织物吸湿整理剂处理后水洗，最后50℃烘干。

（2）聚丙烯腈纤维。水质改良剂C-1000浓度1g/L，非离子活性剂2g/L，浴比1:30，温度80℃，时间30min，处理后水洗，最后50℃烘干。

（3）锦纶。

①前处理。首先将纯碱和渗透剂溶于水以配制去油剂溶液，纯碱用量1～20g/L，渗透剂用量1～5g/L，浴比1：（10～50）；再将锦纶织物放入去油剂溶液中，并在低微波功率200～400W下浸渍5～30min，然后在微波功率200～900W下浸渍1～8min，水洗，烘干；最后将上述处理过的一定质量的锦纶织物浸渍在无水乙醇中，浸渍时间5～50min，然后取出织物，去除锦纶织物上的乙醇；

②对前处理过的锦纶织物进行染色预处理。处理试剂为壳聚糖、苹果酸、柠檬酸和醋酸混合液；室温下，将苹果酸、醋酸、柠檬酸按照1:2：（10～30）的比例混合后溶于水，将一定量的壳聚糖充分溶解于上述溶液，形成预处理溶液，将锦纶织物浸渍于预处理溶液中，置于微波炉1～10min，利用微波对锦纶织物进行预处理，微波功率200～900W，加热时间1～10min，水洗，最后50℃烘干。

3.印花色浆制备

（1）玫瑰花瓣印花色浆。将25g玫瑰花瓣天然染料粉末（粒径为0.1～5μm）、35g淀粉糊、0.5g碳酸钠、1g硫酸亚铁、38.5g水搅拌均匀，即成印花色浆。

（2）茜草印花色浆。将质量分数6%的茜草根粉体（粒径为0.1～5μm）、质量分数1%的PTF增稠剂、质量分数93%的黏合剂UDT混合后，于25℃条件下以150r/min的转速搅拌25min，使其分散均匀，再以800r/min的转速搅拌60min，静置，形成印花色浆（媒染试验时加入按糊料重量计的12%明矾）。

（3）黄檗印花色浆。将浓度5%的黄檗染料5.0mL、龙胶5.0g（浓度250g/L），无甲醛印花固色剂1.0mL，媒染剂（10%明矾、1.5%硫酸铜或2%硫酸亚铁任意一种，按糊料质量计）投入烧杯中搅拌12h，即得印花色浆。

（4）姜黄印花色浆。将38g水、5g姜黄天然染料粉末（粒径0.1～5μm）、5g柠檬酸、50g淀粉糊（浓度6%）、2g氯化铁搅拌均匀，即成印花色浆。

（5）紫草印花色浆。将质量分数为6%的紫草粉体（粒径为150nm）、质量分数为1%的PTF增稠剂、质量分数为96%的黏合剂UDT混合，于30℃下以220r/min的转速搅拌20min，再以1000r/min的转速搅拌25min，即得印花色浆（媒染试验时加入按糊料重量计的12%明矾）。

（6）黄栀子印花色浆。将36g水、20g栀子天然染料粉末（0.1～5μm）、1g盐酸、38g羧甲基纤维素、5g氯化镧搅拌均匀，即成印花色浆。

4.印花

用筛网印花法将色浆分别在锦纶、涤纶和腈纶织物上印花。(www.xing528.com)

5.后处理

（1）玫瑰花瓣印花色浆印花后的锦纶织物经烘干，120℃汽蒸25min，水洗，烘干后得到印花制品。

（2）茜草印花色浆印花后的涤纶织物经烘干，110℃汽蒸35min，水洗，烘干后得到印花制品。

（3）黄檗印花色浆印花后的腈纶织物经烘干，120℃汽蒸30min，水洗，烘干后得到印花制品。

（4）姜黄印花色浆印花后的涤纶织物经烘干，110℃汽蒸30min，水洗，烘干后得到印花制品。

（5）紫草印花色浆印花后的涤纶织物经烘干，120℃汽蒸30min，水洗，烘干后得到印花制品。

（6）黄栀子印花色浆对锦纶织物进行印花时，印花织物经烘干，170℃汽蒸15min，水洗，烘干后得印花制品。

6.染色性能测试

（1）印花织物表观颜色深度（K/S值）测定。印花织物折叠2层，在测色配色仪上测量染色织物的表观颜色深度K/S值，测色光源D65，10°视场角。

（2）耐摩擦色牢度测定。依据GB/T 3920—2008《纺织品　色牢度试验　耐摩擦色牢度》进行测试。

（3）耐洗色牢度测定。依据GB/T 3921—2008《纺织品　色牢度试验　耐皂洗色牢度》进行测试。

（4）染色织物耐日晒色牢度测定。依据GB/T 8427—2008《纺织品　色牢度试验　耐人造光色牢度：氙弧》测试织物的耐日晒色牢度。

（二）实验结果

1.印花织物的表观颜色深度

6种天然染料采用无媒染（制备的印花色浆去除媒染剂）和同媒染印花各纤维织物得色量见表6-1。由表6-1可知，媒染剂对黄檗和栀子的印花织物的影响较大，印花织物的K/S值较高；同样在锦纶织物上印花，不同种染料、媒染剂、印花织物得色量有较大区别，玫瑰花瓣印花后锦纶织物的K/S值小于栀子印花；紫草、茜草和姜黄印花涤纶中，紫草无媒染印花涤纶的K/S值较高，好于明矾媒染，也比茜草和姜黄印花涤纶织物的K/S值高。可见不同种染料对同种织物印花的效果有较大的差异。

表6-1　印花织物的K/S值和L∗、a∗、b∗值

2.印花织物的色牢度

6种天然染料对不同合成纤维印花色牢度结果见表6-2。实验结果表明，在保证得色量的前提下，媒染剂的使用提高了合成纤维织物的印花色牢度。其中黄檗采用明矾进行同媒染的腈纶印花织物各项牢度较好，比无媒染印花织物的色牢度均提高1级以上，无论是无媒染还是同媒染耐摩擦色牢度都很高；黄栀子和玫瑰花印花锦纶中，黄栀子色牢度要好于玫瑰花瓣，黄栀子媒染后各项指标均达到4级；紫草、茜草和姜黄染色涤纶的色牢度各项指标均达到了3级以上。

与天然纤维不同，锦纶、涤纶等合成纤维的基本特点是分子结构十分紧密，吸水性很小或完全不吸水，而且纤维表面非常光滑，天然染料印花色浆不能渗入纤维内部，只是黏附在织物纤维表面。所以，其色牢度比天然纤维低。印花中，要根据实际需求合理选择印花色浆、媒染剂及配套的先进印花技术，使印花合成纤维的色牢度达到服用要求。

表6-2　印花织物色牢度

（三）结论

实验结果进一步说明了天然染料不仅可以在天然纤维织物（如棉、毛、麻、真丝）上印花，还可以在合成纤维（如涤纶、腈纶、锦纶）上印花。只要选择适合的媒染剂、糊料、助剂及印花技术，印花产品的得色率和色牢度完全可以达到服用要求。天然染料大规模应用于合成纤维印花一定能够实现，并且由于天然植物染料具有生态、保健等效能，从而提升了印花产品的档次，提高了纺织品的附加值。