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摘 要：该文以氯化镧稀土作为媒染剂，研究胭脂虫红色素真丝织物生态媒染染色性能，探讨pH值、媒染剂用量、媒染方式对上染百分率和K/S值影响，并测定皂洗牢度和日晒牢度。研究结果表明，氯化镧具有较强的配位络合作用，与胭脂虫红色素和纤维形成络合结构，显著提高上染百分率和K/S值，染色织物皂洗牢度和日晒牢度均达到4级。最佳染色工艺为氯化鲜镧用量1 g/L，pH=4，浴比50∶1，采用同媒染色。
关键词：胭脂虫红色素 真丝 染色
中图分类号：TS19 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（c）-0088-04
胭脂虫红色素是从寄生在仙人掌上的胭脂虫雌虫体内提取的一种天然蒽醌类色素，可生物降解，绿色环保，满足人们健康环保的消费理念，受到人们的关注和青睐[1-3]。
天然染料对纤维亲和力较小，得色量较低、染色牢度较差，染色时一般需要使用媒染剂来提高染色牢度[4]。传统媒染剂大多含重金属离子，对环境造成破坏，违背了天然染料染色利于生态环保的初衷[5]。稀土离子具有特殊的4f电子层结构，具有很强的络合作用，稀土作为媒染剂可使染料和纤维形成稳定的络合物，增强染料和纤维的结合力，提高染色深度和牢度[6-7]。
该文采用氯化镧稀土作为媒染剂，用于真丝织物胭脂虫红色素染色中，可提高天然染料染色牢度，避免对环境的污染，对发展生态染整加工具有积极和现实意义。
1 实验
1.1 材料和仪器
材料：真丝织物（浙江富利达丝绸印染有限公司），胭脂虫红色素（郑州鸿祥化工有限公司），氯化镧（天津大茂化学试剂厂），乙酸（浙江省兰溪市屹达化工试剂有限公司），氢氧化钠（浙江省兰溪市屹达化工试剂有限公司）。
仪器：UV-2450分光光度计（日本岛津公司），Datacolor
SF 600电脑测色配色仪（美国DATACOLOR公司），Q-Sun日曬色牢度试验机（美国Q-Lab公司），SW-12皂洗牢度试验仪（宁波纺织仪器厂）。
1.2 染色工艺曲线
1.2.1 前媒法
前媒法染色工艺如图1所示。
1.2.2 同媒法
同媒法染色工艺如图2所示。
1.2.3 后媒法
后媒法染色工艺如图3所示。
1.3 测试方法
1.3.1 上染百分率的测定
使用UV-2450分光光度测定染色残液吸光度，按式（1）计算上染百分率。
（1）
式中：E为上染百分率；Ai为染色残液稀释n倍的吸光度；A0为染色原液稀释m倍的吸光度。
1.3.2 K/S值的测定
使用Datacolor SF 600测色仪测定试样K/S值。
1.3.3 皂洗牢度的测定
按GB/T 3921-2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》测定染色试样皂洗牢度。
1.3.4 耐光牢度的测定
按照GB/T 8427-2008《纺织品 色牢度试验 耐日晒色牢度》测定染色试样日晒牢度。
2 结果与讨论
2.1 pH值对染色效果的影响
胭脂虫红色素用量2%owf，氯化镧浓度1 g/L，浴比50∶1，pH分别为4、5、6、7、8、9，按图1工艺进行染色，测定上染百分率和K/S值，结果如表1所示。
从表1可以看出，pH值对上染百分率和K/S值有较大影响，均随pH值增大而减小，这是由于酸性条件下有利于稀土离子与胭脂虫红色素发生络合反应，促进色素上染。在蚕丝纤维等电点（约为5.0）以下时，pH越低，氨基质子化数量也越多，胭脂虫红色素与纤维间静电引力加强，发生在色素分子、稀土和纤维之间的络合反应也超强。
2.2 媒染剂用量对染色效果的影响
胭脂虫红色素用量2%owf，pH=4，浴比50∶1，氯化镧用量分别为0.5、1、1.5、2 g/L，按照图1工艺进行染色，测定上染百分率和K/S值，结果如表2所示。
从表2可以看出，染色中加入稀土能显著提高上染百分率和K/S值。这是因为稀土具有较强的配位络合作用，能与胭脂虫红色素中的羧基、羟基形成多元络合，染色时形成胭脂虫红色素—稀土—纤维的络合结构，使上染百分率提高。当稀土用量达到1 g/L后，上染百分率达到最大，继续增加稀土用量，上染百分率基本保持不变，甚至有变小的趋势，这是因为在胭脂虫红色素、纤维、稀土之间有一定的络合比，存在饱和值，当稀土用量过多时，会造成稀土和色素团聚而发生沉淀，不利于上染。
2.3 媒染方式的选择
胭脂虫红色素用量2%owf，pH=4，浴比50∶1，氯化镧用量1 g/L，分别按图1前媒法、图2同媒法和图3后媒法进行染色，染色结果见表3。
从表3可以看出，同媒法染色效果最好，上染百分率和K/S值较大，其次为前媒法，后媒法染色效果最差，可能是由于同媒染色时媒染剂更容易和胭脂虫红色素发生络合。
2.4 上染速率曲线
胭脂虫红色素用量2%owf，氯化镧用量1 g/L，pH=4，浴比50∶1，按照图2染色工艺进行染色，测定上染速率曲线，并与空白试样对比，结果如图4所示，其动力学参数见表4。
从图4和表4可以看出，胭脂虫红色素染浴中加入媒染剂氯化镧后使得上染速率加快，半染时间缩短，平衡吸附量显著增大。上染速率快慢与色素对纤维的亲和力大小有关，天然染料染色时一般需要加媒染剂来提高染料对纤维的亲和力。加入媒染剂后使纤维表面正电荷增加，从而增强色素阴离子与纤维间的吸附作用。此外，稀土离子作为架桥配位体，有助于胭脂虫红色素分子与纤维之间形成配价键，使得上染速率加快，平衡吸附量增加。
2.5 染色牢度
胭脂虫红色素用量2%owf，氯化镧用量1 g/L，pH=4，浴比50∶1，按照图2工艺对真丝织物进行染色，并测定染色织物的皂洗牢度和日晒牢度，并与空白试样进行对比，结果见表5。
从表5可以看出，稀土作为媒染剂在胭脂虫红色素染真丝织物时，皂洗牢度可提高1～2级，日晒牢度提高1级。稀土能在胭脂虫红色素分子、纤维、媒染剂之间形成共价键，生成不溶性的络合体，从而提高染色牢度。
2.6 胭脂虫红色素染色提升性
氯化镧用量1 g/L，胭脂虫红色素用量分别为0.1，0.5，1，1.5，2，4，6，8，10，12，14，16%owf，pH=4，浴比50∶1，按图2染色工艺染色，以染液浓度为横坐标，纤维上染料浓度为纵坐标制作染色提升性曲线，结果如图5所示。
由图5可以看出，在色素用量低于8%owf时，染色提升性曲线几乎呈直线，纤维上色素浓度随色素用量增加而增加。当色素用量超过8%owf时，曲线斜率逐渐变小，当色素用量超过12%owf时，纤维上色素浓度不再随色素用量增加而明显增加。实验结果表明，在一定范围内，胭脂虫红色素染色提升性较好，可用于真丝织物中深色染色。
3 结语
胭脂虫红色素对真丝织物进行染色时，加入氯化镧稀土，能显著提高上染百分率和K/S值，并以同媒法染色效果最好，染色织物皂洗牢度和耐光牢度也有明显提高。最佳染色工艺为氯化镧用量1 g/L，pH=4，浴比50∶1，染色织物皂洗牢度和日晒牢度均达到4级。以稀土作为媒染剂，用于胭脂虫红色素对真丝织物染色，符合当前绿色环保生态纺织品加工要求，应用前景广阔。
参考文献
[1] 张弘，郑华，陈军，等.胭脂虫红色素稳定性研究[J].食品科学，2008，29（11）：1-2.
[2] 王素芳，俞超，王忠华，等.天然色素-胭脂虫红色素[J].药物生物技术，2007，14（2）：13-14.
[3] 张弘，郑华，郭元亨，等.胭脂虫红色素加工技术与应用研究进展[J].大连工业大学学报，2010，29（6）：1-2.
[4] 柳艳，王祥荣.胭脂虫红色素对羊毛织物的染色性能研究[J].现代丝绸科学与技术，2013，28（1）：5-7.
[5] 曹红梅，程万里.胭脂虫酸染丝织物时媒染对染色性能的影响[J].丝绸，2008（4）：27-29.
[6] 杨蓉，许海育.稀土在天然染料的真丝绸染色中的媒染作用[J].印染助剂，2009，26（5）：20-23.
[7] 李晓春，孟春丽，程献伟，等.稀土作为黄连素羊毛染色媒染剂的研究[J].毛紡科技，2015，43（10）：24-27.
