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天然植物染料对麻织物染色技术及稀土的媒染应用

来源:中国纺机网编辑部 发布时间:2013年08月31日

在科技日益发展、物质生活不断丰富的今天,人们对衣、食、住、行的要求不断提高.人们追求衣着美观舒适,更注重保健功能.合成染料一方面对皮肤有刺激性,引起皮肤病变;另一方面在生产过程中对环境产生大量污染[1].因此,天然染料以其独特的无毒、无害、无污染而倍受关注.欧洲、北美、东南亚、日本等地区和国家先后对天然植物染料进行研究和开发,并取得了一定成果[3-4].本研究分析了植物染料的结构,将其制成染液并对苎麻织物进行染色,对稀土的媒染机理也进行了深入地研究.

1实验部分

1.1材料

1.1.1织物

苎麻平布21s×21s(半成品)

1.1.2药品

氢氧化钠,柠檬酸,醋酸,混合氯化稀土,富镧氯化稀土,乳化剂,土耳其红油,各类金属盐,无水乙醇(95%),苏木,槟榔,黄莲,栀子.

1.1.3分析仪器

分析天平,721型分光光度计,酸度计,WSF颜色测试系统,恒温电热水浴锅,萃取分离器,皂洗牢度仪,Y571-B型摩擦牢度仪,电动小轧车,乳化搅拌器.

1.2色素提取

1.2.1乙醇浸渍法提取染液

准确称取50g植物染料,捣碎放入密闭容器中,倒入250ml95%的乙醇,浸渍24h后将浸液倒出,再倒入同样量的乙醇浸渍6h,重复2次后,将收集的浸渍液混合过滤浓缩至50ml为止.

1.2.2水煮法提取染液

准确称取150g植物染料,捣碎放入烧杯中,加入800ml水,浸渍24h后煮沸浓缩至100ml液体时倒出,重复2次,将收集的浸渍液混合过滤后浓缩至50ml为止.本实验采用水煮法.

1.3染色

染色时染液以提取物为纯染液计,用量为10%,另用稀土-柠檬酸络合物作媒染剂,按直接染料染色方法进行常规染色.

1.3.1预媒法染色

将润湿的织物放入含媒染剂的溶液中处理20min后取出,再投入含天然植物染液的染浴中沸染30~60min,取出后处理,测试各项指标.

1.3.2同浴法染色

将润湿的织物放入含媒染剂和天然植物染液的染浴中沸染30~60mi

n,取出后处理,测试各项指标.

1.3.3后预媒法染色

将润湿的织物放入含天然植物染液的染浴中沸染30min,然后降温至70℃,加入媒染剂再升温至沸,染色30min,取出后处理,测试各项指标.

2结果与讨论

2.1媒染剂与生态加工

植物染料的应用已有悠久的历史,但大多数植物染料对纤维的亲和力低,必须借助媒染剂才能固着在纤维上,完成对织物的染色[2].在传统的媒染工艺中,常用的媒染剂大多为重金属离子,如铜、铁、铬、铝等,随着合成染料中的部分品种受到禁用,纺织品中的重金属离子含量也受到限制.为此,选用新的媒染剂取代传统的重金属离子,已是目前发展的纺织品生态加工的重要内容,因此,在植物染料的染色工艺中,选用无污染、用量低的稀土氯化物作为植物染料对苎麻纤维染色的媒染剂,既可满足生产绿色环保纺织品所需要的牢度要求,又可避免传统媒染剂对环境所带来的污染,由此可见,采用稀土氯化物在植物染料染色中作为媒染剂应用具有较大的实际价值.

2.2媒染原理

用稀土元素作为媒染剂对织物进行媒染染色是植物染料-稀土-织物三者形成稳定络合物的过程.稀土离子起络合作用,它作为中心离子与作为配位体的带负电的染料阴离子络合[3].稀土离子的电子结构为(n-1)d1nS2,可以失去3个电子,原子半径比其他过渡元素大.在其周围可容纳较多的配位体,配位数多为6,具有形成络合物的强烈倾向.稀土离子通过静电引力与有机配位体形成配位键,而稀土离子与含羧基的柠檬酸形成的络合物中,显示部分共价特性,起着多价配位作用.稀土与植物染料形成的络合物的稳定性大致与柠檬酸相同.另从食盐与稀土的对比实验中发现,稀土除具有较强的络合配位作用外,还具有类电解质作用,并与食盐的促染存在加和性.当在植物染料染色过程中加入稀土化合物后,由于稀土离子的电子性质使其产生“类电解质”作用而迅速降低纤维表面的Zeta电位,进而靠近纤维表面被纤维表面吸附,形成吸引力更强的

“新染座”.

纤维素纤维经前处理后,其表面具有10×10-10~48×10-10m大小不等的空穴,而稀土离子的半径仅在2×10-10m以下,故可优先于植物染料分子进入纤维的非晶区甚至结晶区边缘,并借助缔合水分子的进入导致纤维膨化溶胀.再借助其中心离子的络合作用,与植物染料分子所含有的氨基、羟基、羧基、磺酸基等配位体以及纤维素大分子所含羟基形成复杂的多元络合,从而获得植物染料染色牢度的提高.进一步的研究认为稀土离子与植物染料所形成的多元络合体系之间的相互合作,使络合物共轭体系两端含孤对电子基团离解而产生络合体系之间的电子飘移,导致染料与稀土离子的络合物产生超灵敏跃迁作用,从而改变了染料的特征吸收光谱,使植物染料在染色体系中能够抗击溶液pH波动而产生的色光变化,保持其染色织物色光的相对稳定,因此,在植物染料染色中,选用稀土作媒染剂,植物染料-稀土-纤维之间相互作用形成了稳定的三元或多元络合物,从而获得较好的上染效果.

2.3媒染方法选择

由表1可见,采用后媒染色法效果最好,得色最深,上染率最高,故本研究采用后媒染色法.


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