儿茶色素对真丝织物的染色性能

丁 洪，宁一鸣，苏海鸣，李淼妍，朱周宇

（苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州 215021）

儿茶是儿茶枝干煎汁浓缩的干燥浸膏，主要成分为儿茶酚、没食子酸、黑儿茶素C、黑儿茶碱等。儿茶来源广泛、价格适中，溶液呈深红棕色，可以作为天然染料［1］。天然染料具有较好的生物降解性和环境包容性，对人体无致敏性和致癌性，染色织物色形自然，还具有防虫、抗菌作用，是污染较大的合成染料的最佳替代［2-3］。真丝织物是一种高档的纺织面料，拥有珍珠般的光泽、滑爽的质感及优良的吸湿透气性，被誉为“纤维皇后”［4］。真丝面料除了用作高档礼服之外，还可用于贴身衣物，但对染色染料的生态环保性有更高的要求，因此用天然染料上染真丝织物具有较好的应用前景［5］。

本实验研究儿茶色素在真丝织物上的染色性能，分别探讨了硫酸钠用量、pH、温度、时间、色素用量对真丝织物染色性能的影响［6］，优化染色工艺；分析了预媒染、后媒染工艺对染色织物K/S值、颜色特征值以及染色牢度的影响。

1 实验

1.1 材料

真丝针织物（鑫缘茧丝绸集团股份有限公司）；儿茶色素（河南中大恒源生物科技股份有限公司），十八水合硫酸铝、冰醋酸、氢氧化钠、无水硫酸钠（分析纯），皂片（上海市纺织工业技术监督所）。

1.2 仪器

Ultra Scan XE 型分光测色仪（美国Hunter Lab 公司），SW-12A 型水洗色牢度实验机（无锡纺织设备厂），Y（B）902 型汗渍色牢度烘箱（温州市大荣纺织仪器有限公司），Alpha 型日晒牢度仪（SDL-Atalas 公司），低噪振荡染样机（中国靖江市新旺染整设备厂）。

1.3 实验方法

1.3.1 染色工艺

取儿茶色素3%(omf)，用冰醋酸和氢氧化钠溶液调节至指定pH，加入一定量硫酸钠，40 ℃投入真丝织物（浴比1∶40），以2 ℃/min 升温至指定温度，恒温染色45 min，降温，取出，水洗，晾干［6］。

1.3.2 提升性实验

改变色素用量为1%～5%(omf)染色，分析色素用量对染色织物K/S值的影响。

1.3.3 媒染工艺

媒染剂十八水合硫酸铝用量5%(omf)，pH 4，40 ℃投入真丝织物（浴比1∶50），以2 ℃/min 升温至60 ℃，恒温媒染45 min［7］，降温，取出，水洗，晾干。

1.4 测试

K/S值及颜色特征值：将染色织物折叠成4 层，在分光测色仪上测试，D65光源，10°视场，光谱扫描范围为400～800 nm，测试4次，取平均值［7-10］。

匀染性：在纤维上任取8 个点，分别用分光测色仪测试K/S值，计算平均值（K/S）和平均值的标准偏差（Sr）。标准偏差越小，织物的匀染性越好［11］。

式中，K为试样的吸光系数，S为试样的散射系数。

耐皂洗色牢度：参照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》A（1）方法，用水洗色牢度实验机测定［7-10］。

耐汗渍色牢度：参照GB/T 3922—2013《纺织品色牢度试验耐汗渍色牢度》，用汗渍牢度仪测定［8-10］。

耐光色牢度：参照GB/T 8427—2008《纺织品 色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》，用日晒牢度仪测定，日晒时间24 h［7-10］。

2 结果与讨论

2.1 染色性能的影响因素

2.1.1 pH

由图1 可知，随着pH 增加，K/S值略增大，但增幅不明显，说明儿茶染液在pH 为3～7 时比较稳定；pH达到4后，K/S值曲线变化趋于直线。因此，最佳pH为4。

图1 pH 对K/S 值的影响

2.1.2 温度

由图2 可知，K/S值随温度升高而增大。这是因为温度升高，纤维膨胀体积增大［8］，染料分子聚集度降低，平均动能增大，染料更容易进入纤维内部，K/S值增大［11］，染色效果更好。90 ℃后，K/S值变化不明显，说明染色达到饱和。因此，温度选择90 ℃。

图2 温度对K/S 值的影响

2.1.3 时间

由图3 可看出，随着时间延长，K/S值呈增大趋势，50 min 后增大幅度较小，70 min 时，K/S值达最大值。这是因为时间延长有利于染料对纤维的上染，使更多染料吸附到纤维上。因此，最佳染色时间为70 min。

图3 时间对K/S 值的影响

2.1.4 硫酸钠用量

由表1 可知，加入硫酸钠后，K/S值降低，但标准偏差减小，说明加入硫酸钠有利于提升染色均匀性；30 g/L 时标准偏差最小，说明此时匀染性最好。染色过程中可根据需要添加硫酸钠。

表1 硫酸钠用量对染色性能的影响

2.1.5 儿茶色素用量

由图4 可以看出，随着儿茶色素用量增加，K/S值增大，超过3%(omf)后，K/S值增速变缓，说明儿茶色素对染色性能提升不佳。

图4 儿茶色素用量对K/S 值的影响

2.2 媒染对儿茶色素染色性能的影响

媒染对K/S值、颜色特征值及色牢度的影响见表2。

表2 媒染对K/S 值、颜色特征值及色牢度的影响

由表2 可知，采用硫酸铝预媒染可提高织物K/S值；经预媒染和后媒染的织物明度下降；预媒染后，织物的鲜艳度提高，色相稍有变化；后媒染后，织物的鲜艳度和色相基本不变。织物的耐皂洗变色牢度较差，其余各项色牢度都能达到3 级及以上。经过预媒染和后媒染后，织物的耐光色牢度提高1 级；但耐皂洗变色牢度未提高，还有待进一步研究。

3 结论

（1）儿茶色素上染真丝织物优化工艺：儿茶色素3%(omf)，pH 4，90 ℃，70 min；添加适量硫酸钠可提高染色均匀性；随着儿茶色素用量增加，K/S值增大，但总体得色量不高。

（2）用硫酸铝预媒染可提高织物K/S值，媒染后织物明度下降，耐光色牢度提高，但对颜色特征值和色牢度总体影响不大。