火炬樹果穗染料對4種纖維的染色性能

于 穎

（遼東學院化學工程學院，遼寧丹東 118000）

火炬樹為漆樹科鹽膚木屬植物，別名鹿角漆、火炬漆［1］，在我國各地園林、綠地普遍栽培，為理想的水土保持和園林風景造林用樹種，其根、葉、花等均有十分廣泛的用途，尤其果穗多而大，鮮紅錐狀直立，形同火炬，宿存時間長，從其中提取的色素因黃酮類含量較高而具有強大的抗氧化性和抗菌活性，在食品著色方面有一定的應用［2-3］，而作為染料在紡織品染色方面暫無相關報道?；鹁鏄涔肴玖现械纳刂饕獮榛ㄉ账攸S酮類化合物，其中還含有1%以上的火炬紅苷（化學式如下），火炬紅苷是具有光澤的紅色粉末，易溶于水和乙醇而水解成紅色染料。本研究將火炬樹果穗染料應用在4 種纖維上，并對其染色效果進行對比，既拓展了紡織品染色天然染料的來源，降低了染色成本，又提高了火炬樹的附加值。

1 實驗

1.1 材料

纖維：100%柞蠶絲（江蘇南通市海門市晨碩蠶絲廠），100%羊毛纖維（河北日伊豐達絨毛加工有限公司），大豆蛋白復合纖維（河南淮陽華康生物化學工程聯合集團公司），牛奶蛋白纖維（上海正家牛奶絲科技有限公司）。藥品：火炬樹果穗（采自遼東學院校園內），硫酸亞鐵、硫酸鋁鉀、硫酸銅、氯化鑭晶體、碳酸鈉、醋酸（均為分析純），中性皂液（市售）。

1.2 儀器

UV-1201 型紫外-可見分光光度計（北京瑞麗分析儀器公司），AL-IC 型分析天平［梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司］，SHZ-88 型水浴恒溫振蕩器（江蘇省金壇市醫療儀器廠），PHS-3C 精密pH 計（上海精密科學儀器有限公司），Y571-L 型染色摩擦牢度儀（萊州市電子儀器有限公司），SC-80A 色差儀（北京康光儀器有限公司），Datacolor-400 電腦測色配色儀（美國Datacolor 公司），H-24CF 型耐洗色牢度儀（廈門Rapid 公司），60 目標準篩，DHG-9203A 型電熱恒溫鼓風干燥箱（江蘇華青流體科技有限公司）。

1.3 火炬樹果穗染料的制備及穩定性評價

稱取除籽晾干、粉碎后過60 目篩的火炬樹果穗10 g，按料液比為1∶30 加入蒸餾水，提取溫度50 ℃，提取時間60 min，提取后的殘渣加入蒸餾水，料液比為1∶20，提取溫度50 ℃，提取時間30 min，冷卻后過濾殘渣。合并兩次提取液，定容至500 mL 容量瓶中。測定提取液對溫度、pH 的穩定性。

1.4 染色工藝

直接染色：以火炬樹果穗提取液作為染液，用醋酸-碳酸鈉調節pH 為4，染色溫度分別為羊毛和柞蠶絲80 ℃，大豆蛋白和牛奶絲60 ℃，染色時間均為45 min，浴比為1∶30，取出經3 g/L 皂液于50 ℃清洗10 min，水洗，烘干。

媒染染色：先將4 種纖維按照直接染色條件進行染色，再加入5.0 g/L 媒染劑（稀土LaCl3·7H2O 用量為1.0 g/L），浴比為1∶30，染色溫度分別為羊毛和柞蠶絲80 ℃，大豆蛋白和牛奶絲50 ℃，pH=4.5，染色時間均為30 min，取出經5.0 g/L 皂液于40 ℃清洗10 min，水洗，烘干。

1.5 測試

顏色特征值：利用測色配色儀在D65光源下測試K/S值（顏色深度）、L*（亮度值）、a*（紅綠色度值）、b*（黃藍色度值）、c*（彩度值）、H*（色相）。

色牢度：按照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗耐摩擦色牢度》和GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》進行測定。

2 結果與分析

2.1 火炬樹果穗染料的穩定性

2.1.1 酸堿度對染料吸光度及顏色的影響

在室溫下，用醋酸-碳酸鈉調節染料的pH 為1～12，測定不同pH 條件下染料吸光度及顏色的變化。由表1 可知，當pH 小于5 時，染料顏色鮮紅，吸光度較高；在弱酸性及中性條件（pH=6～7）下，染料紅色減弱，吸光度減??；在堿性條件下，顏色由藍黑色變為藍綠色，且隨著pH 升高顏色加深，吸光度變化明顯。染料顏色的變化是由色素結構發生變化所致，說明染料的顏色和穩定性易受pH 影響。在酸性條件下，色素的穩定性好，在堿性條件下穩定性較差。因此，火炬樹果穗染料適用于酸性環境。

表1 不同pH 條件下染料的吸光度及顏色變化

2.1.2 溫度對染料吸光度及顏色的影響

在pH=4 的條件下，量取火炬樹果穗染料多份，分別在30～100 ℃下處理30 min，測定各溶液的吸光度并觀察顏色。由表2 可知，溫度對染料的色澤及吸光度影響較小。隨著溫度的升高，顏色鮮艷度和吸光度變化微小，無渾濁現象，說明染料具有很好的耐熱穩定性，能保證在較高染色溫度下使用。但溫度過高對色素的減色作用增強，染料中紅色素略有損失，所以應避免長時間接觸高溫，使用時不宜超過80 ℃。

表2 溫度對染料吸光度及顏色的影響

2.2 火炬樹果穗染料對4種纖維染色性能的比較

2.2.1 顏色特征值

由表3 可以看出，各染色纖維得色較深，特別是在媒染劑作用下，K/S值進一步提高，這說明染料和纖維間有良好的親和性。4 種纖維直接染色和媒染染色均為羊毛的K/S值最高，其次是柞蠶絲，牛奶蛋白的K/S值略高于大豆蛋白。這是由于4 種纖維都屬于蛋白質纖維，蛋白質的基本組成為氨基酸，結構通式為NH2CHRCOOH。羊毛中酸堿性和極性氨基酸含量多，化學反應性較蠶絲活潑；羊毛纖維表面的鱗片層較緊密，鱗片內部正副皮質層含有較多的極性基團，染座多于蠶絲，所以大部分染料在羊毛上的得色高于蠶絲［4］。牛奶蛋白和大豆蛋白纖維的氨基酸總含量相近，但少于羊毛和蠶絲［5-7］，染料、纖維之間的庫侖引力較弱，導致上染速率慢，平衡后染料上染纖維量少［8-9］，所以牛奶蛋白和大豆蛋白纖維的K/S值小于羊毛和蠶絲。在相同的染色條件下，達到上染平衡時，牛奶蛋白纖維上的染料濃度高于大豆蛋白，即牛奶蛋白對染料的吸附量高于大豆蛋白［10］，因此，牛奶蛋白的K/S值高于大豆蛋白。

由表3 還可知，不同媒染劑對4 種纖維K/S值的影響由大到小依次為Fe2+、稀土、Al3+、Cu2+、直接染色。Fe2+媒染對染色纖維的顏色影響最大，與直接染色相比，纖維K/S值增加最多，染色纖維呈現墨綠色和深橄欖綠色；稀土作為媒染劑可起到勻染和染色增深等作用，K/S值明顯增大，染色纖維呈現均勻的琥珀色和小麥色；Al3+媒染纖維的K/S值變化也較大，染色纖維呈現珊瑚紅和沙棕色；Cu2+媒染纖維的K/S值增加幅度最小，染色纖維呈現蘆葦綠色和淡綠色。

表3 染色纖維的顏色特征值

2.2.2 染色牢度

由表4 可知，4種纖維經火炬樹果穗染料染色后，除大豆蛋白纖維的耐皂洗色牢度稍差外，其余染色纖維的色牢度均較好。經不同媒染劑媒染后，4 種染色纖維的色牢度均較好，達到3 級及以上，其中羊毛和柞蠶絲鐵媒染達到4 級。媒染還進一步提高了牛奶蛋白纖維的耐皂洗色牢度以及大豆蛋白纖維的耐摩擦色牢度。

表4 染色纖維的色牢度

3 結論

（1）火炬樹果穗染料的顏色和穩定性易受pH 影響，有較強的耐熱性，可在pH 小于等于5、80 ℃以下使用。

（2）火炬樹果穗染料著色力強，對4 種纖維有著優良的親和性，無論直接染色還是媒染都易上染，染色纖維有多種色相，彌補了天然染料色相的不足。

（3）除大豆蛋白纖維直接染色的耐皂洗色牢度稍差外，其余纖維直接染色和媒染色牢度均較好，達到3級及以上。