绿棉纤维色素分子结构中存在芳环、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基、共轭双键等，因此化学性质不稳定。本文研究了不同PH值、氧化剂、还原剂、光照、表面活性剂、金属离子、生物酶、湿热、干热等因素对绿棉天然色素稳定性的影响，并探讨了提高色素稳定性及对变色产品进行修复的可能性，为工业生产提供了参考依据。
1． 前言：
和所有天然色素一样，绿棉纤维中的天然色素稳定较差。尽管结构有所不同，耐洗牢度有明显优势，但耐气候性差的性能相似，直接影响工业应用。本文通过探讨不同温度、湿热、干热、PH值、生物酶、氧化剂、还原剂、光照、金属离子等因素对绿棉天然色素稳定性的影响，提出了提高色素稳定性及对变色产品进行修复的几种途径。
2．试验材料及方法：
2．1试验材料：21s 绿棉单面针织布（绿棉：白棉，75%：25%）九采罗彩棉产业有限公司
3-13PH缓冲溶液；双氧水；过硼酸纳；硫代硫酸钠、保险粉；氢氧化钠，氢氧化氨；冰醋酸；金属（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ）；复合生物酶（1，2，自制）荧光物质A、B；洗衣粉：开米、碧浪、巧手、奥妙、雕牌、熊猫、洛娃皂粉、加佳、洛娃。（市售）
2．2．试验仪器：Color/color-difference meter色差仪；DataColor SF-300；Macbeth Spectralight标准光源仪； WKE-6-H型日晒牢度仪。
2．3 试验方法：
试验设备：PEGG BARROW高温高压染色机；海尔-玛格丽特滚筒式洗衣机。MACBETH SPECTRALIGHT标准光源。
常规处理：NaOH: 10g/l; 表面活性剂：1g/l; 洗涤剂：0.2g/l;
工艺：轧液率85%，二浸二轧--95℃×60min 汽蒸---水洗--中和-水洗-晾干
生物酶处理：复合生物酶 ：3 g/l； 温度：50℃; PH:4.5；6.5 时间：60分;
工艺：水洗（100℃*10分）--酶洗-灭活（80℃*10分）-水洗-晾干。
助剂影响因素处理：不同浓度、不同温度处理60分，清洗，晾干。
光照处理：标准光源365nm波长照射。
2.4 测试方法：
色差：将每块试样在ND-1001DP r色差仪上分别测三个不同点的色差，计算平均值。
色差评级：参照 ISO 105-A05《纺织品色牢度试验 - 试样变色程度的仪器评级方法》规定色差评级方法。
耐光色牢度试验法：GB/T8427-1998
3. 结果与讨论
绿棉碎片经热乙醇提取，离心分离并过滤后得到墨绿色滤渣和黄色滤液。 将滤渣做红外光谱，见图1。
图1 绿棉醇提物红外光谱图
图中可见，3428部分为羟基峰，2919部分为甲基、亚甲基、次甲基部分；1738为非共轭羰基峰；1630为共轭羰基、酯基峰；1517为芳香环骨架峰；1468为C-H震动部分；1382为芳环峰；1030-1085为伯醇、醚键部分。以上基团均具有化学活性，一定条件下会显色，结构变化后，会变色。
2． 1色差评级：
本文参照ISO 105-A05《纺织品色牢度试验 - 试样变色程度的仪器评级方法》进行仪器色差评级，并规定色差级别与色牢度对照值，以便于讨论色差变化规律。见表1。
表1 色差值与染色牢度分级对照表
|
ΔEr |
色牢度（级） |
色差（级） |
| < 0.40 |
5 |
0 |
| 0.04≤ΔEr < 1.25 |
4 - 5 |
0-1 |
| 1.25≤ΔEr < 1.60 |
4 |
1 |
| 2.10≤ΔEr < 2.95 |
3 - 4 |
1-2 |
| 2.95≤ΔEr < 4.10 |
3 |
2 |
| 4.10≤ΔEr < 5.80 |
2 - 3 |
3-2 |
| 5.80≤ΔEr < 8.20 |
2 |
3 |
| 8.20 ≤ΔEr < 11.60 |
1 - 2 |
3-4 |
| ΔEr≥ 11.60 |
1 |
4 |
色差由△E、△a、△b、表示。△E表示总色差，越大色差越大；△a正向越大，表示色光越红，负向越小，表示色光越绿；△b正向越大，表示色光越黄，负向越小，表示色光越兰；△L正向越大，表示明度越亮，色度浅；负向越小，表示明度越暗，色度越深。
3．2水处理的影响
天然未经处理的彩棉颜色很浅，绿棉的黄光较强。
蒸馏水不同温度处理绿棉针织坯布。PH6.5；处理时间60分。结果见图2。
图中可见，pH值中性情况下，坯布仅经过不同温度蒸馏水处理60分后，色差和色光都有一定变化，但当温度<70℃时，色差值△E <1.5，说明色差变化小于1级，色牢度在4-5级之间。△L变负，说明布面颜色变深；△a，△b 变化小于土1，说明色光基本没有变化。当蒸馏水处理温度达到100℃时，色差值2.95<△E〈4.10 说明色差变化2-3级，色牢度值为2-3级。△L<-3；△a，△b 变化小于土0.5；说明色度也有大幅度增加，且色光变化更小。通过水处理，可得到不同深度的彩棉织物，处理温度越高，色度越深，且色光基本不变。
有研究证明，绿棉色素分子中含有的长链脂肪烃，是由丙三醇与大量酚羟基苯丙烷交联而成的。在热水的作用下，会发生水解，链长变短，从而暴露出更多的末端羰基和双键基团，使颜色变深。
3.3 PH值影响
分别用蒸馏水配置PH3-13的缓冲溶液，绿棉针织坯布50℃处理60分，浴比1：20，然后清洗晾干，观察色差变化，结果见图3。
图中可见，当处理温度为50℃时， PH值<4， 0.04<△E <1.25, 色差变化约为0.5-1级,色光发红、发黄。当46时，1.25<△E <1.60, 色差变化约为1-1.5级，色光红、黄头 逐渐减退；当68时，1.60 <△E <2.20，色差变化约为1.5-2级，色光逐渐向兰绿色过渡。当811时， 8.0<△E <10.60，色差变化约为2-3级，PH值达到10时，色光兰绿色较浓，较鲜艳。当PH值<12时，8.0<△E <10.6，色差变化约为3-4级，PH值达到12时，△E>12,色差变化4-5级，色光兰绿色最浓，最鲜艳。当1213时，色差变化骤然减小为2-3级，色光又趋于黄红色。
PH值对坯布色素的作用还受到温度的影响。不同温度PH值对坯布色差的影响见图4。
图中可见，相同PH值，不同温度处理，色差不同。温度越高，色差越大。相同温度，不同PH值，PH 越高，色差越大。当PH值<8时，70℃以下处理色差变化小于1级。PH值>8后，色差变化除常温处理2-3级外，50℃-100℃色差变化皆在3-4级，色牢度1-2级。
以上试验结果说明，绿棉色素对PH值变化和温度变化非常敏感。绿棉颜色随pH变化规律，见表2。
表2：PH值与坯布色泽参考对照表
|
PH |
△E |
色差（ 级） |
颜色 |
|
< 4 |
△E < 1.25 |
0.5-1.0 |
黄---红 |
|
4-6 |
1.25<△E < 2.10 |
1 |
黄---绿 |
|
6-8 |
2.10<△E <2.95 |
1-2 |
绿 |
|
8-11 |
8.0<△E <10.6 |
2-3 |
艳绿 |
|
12 |
△E>12 |
4 |
浓绿 |
|
>13 |
4.10≤ΔEr < 5.80 |
2-3 |
黄---红 |
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