一种天然阳离子染液和柞蚕丝的上染方法与流程

本发明涉及染料技术领域，特别涉及一种天然阳离子染液和柞蚕丝的上染方法。

背景技术

长期以来蚕丝织物染色主要应用酸性染料、中性染料、活性染料等合成染料，但是人们发现，酸性染料染色牢度差，特别是湿处理牢度差，中性染料比酸性染料牢度好，但色谱中鲜艳的颜色较少，活性染料是唯一以共价键与蚕丝纤维结合的染料，染色牢度好，颜色鲜艳，但当色光不符时难以剥色纠正，染色重现性差，改色困难，而且合成纤维和合成染料有引起人患皮肤病的可能。

天然染料和天然纤维有无毒、无害、无污染等优点，真丝绸用天然染料染色色彩自然，优雅，兼有自然的香味，为合成染料所不能企及，染色织物手感丰满厚实，用茜草、黄连素、郁金等染色的真丝绸，具有防虫、杀菌作用，既有利于保存，又为对某些合成染料有过敏性的消费者带来了福音。

虽然天然染料有无毒、无害、无污染等优点，天然植物染料色谱齐全，但颜色不够鲜艳明亮，不少品种的水洗和日晒牢度不够满意，其浓度与色相也不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种天然阳离子染液和柞蚕丝的上染方法。本发明提供的天然阳离子染液颜色鲜艳，耐洗色牢度和耐摩擦色牢度好。

本发明提供了一种天然阳离子染液，包括如下质量含量的组分：黄连素0.2～1.0％，漂白粉0.01～0.02％，硫酸0.1～0.5％，匀染剂0.3～0.6％，醋酸钠0.8～1.2％和余量的水。

优选的，所述天然阳离子染液的ph值为2.5～4.0。

优选的，所述天然阳离子染液的ph值为3～3.5。

本发明还提供了一种柞蚕丝的上染方法，采用上述技术方案所述天然阳离子染液进行上染，包括以下步骤：

(1)将柞蚕丝浸入60～70℃的天然阳离子染液中；

(2)将染液进行第一升温至80～85℃后进行第一保温35～45min；

(3)将染液进行第二升温至90～95℃后进行第二保温25～35min；

(4)将染液降温至45～50℃后，得到染色柞蚕丝。

优选的，所述步骤(1)中柞蚕丝与天然阳离子染液的质量比为1:(40～60)。

优选的，所述步骤(2)中第一升温和步骤(3)中第二升温的速率独立地为0.5～1.5℃/min。

优选的，所述步骤(2)第一保温过程中对柞蚕丝进行持续翻动。

优选的，所述步骤(4)中降温的速率为1～2℃/min。

优选的，所述步骤(1)中柞蚕丝在浸入天然阳离子染液前，先用蒸馏水浸湿后挤干。

本发明提供了一种天然阳离子染液，包括如下质量含量的组分：黄连素0.2～1.0％，漂白粉0.01～0.02％，硫酸0.1～0.5％，匀染剂0.3～0.6％，醋酸钠0.8～1.2％和余量的水。本发明提供的天然阳离子染液以黄连素作为染料，使上染后柞蚕丝的颜色鲜艳，通过一定量的漂白粉和硫酸对黄连素进行改性，得到的天然阳离子染料提高了上染后柞蚕丝的耐洗色牢度和耐摩擦色牢度。实验结果表明，本发明提供的天然阳离子染液上染柞蚕丝后耐洗色牢度达4～5级，耐摩擦色牢度达4～5级。

附图说明

图1为黄连素不同波长下吸光度；

图2为实施例1中色深值测试结果；

图3为实施例2中色深值测试结果；

图4为实施例3中色深值测试结果；

图5为实施例1～3中色深值分析结果；

图6为实施例4～13中上染率测试结果；

图7为实施例14～23中试样上染率测试结果；

图8为实施例24～28中试样上染率测试结果。

具体实施方式

本发明提供了一种天然阳离子染液，包括如下质量含量的组分：黄连素0.2～1.0％，漂白粉0.01～0.02％，硫酸0.1～0.5％，匀染剂0.3～0.6％，醋酸钠0.8～1.2％和余量的水。

按质量含量计，本发明提供的天然阳离子染液包括黄连素0.2～1.0％，优选为0.4～0.8％，最优选为0.5％。本发明对所述黄连素的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述黄连素为天然阳离子染料，其浓度在上述范围内时，具有良好的上染效果，并且上染后柞蚕丝颜色鲜艳。

按质量含量计，本发明提供的天然阳离子染液包括漂白粉0.01～0.02％，优选为0.018％。在本发明中，所述漂白粉优选为次氯酸钙。本发明对所述漂白粉的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述漂白粉能够改变黄连素的分子结构，提高黄连素的染色性能。

按质量含量计，本发明提供的天然阳离子染液包括硫酸0.1～0.5％，优选为0.3％。在本发明中，所述硫酸能够调节溶液ph值，将醇式或醛式改变为季铵盐形式。

按质量含量计，本发明提供的天然阳离子染液包括匀染剂0.3～0.6％，优选为0.4～0.5％。本发明对所述匀染剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售匀染剂即可。在本发明中，所述匀染剂优选为匀染剂1227。在本发明中，所述匀染剂与柞蚕丝纤维反应，能够降低染料的上染速度，提升匀染性能，同时提升柞蚕丝纤维的柔软性、抗菌等性能；但当加入过多匀染剂时，会降低染料的上染百分率。

按质量含量计，本发明提供的天然阳离子染液包括醋酸钠0.8～1.2％，优选为0.9～1.1％。本发明对所述醋酸钠的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述醋酸钠能够提升染色性能，提高上染百分率，降低成本。

在本发明中，所述黄连素主要成分是盐酸小檗碱，其分子结构包括醇式、醛式、季铵盐式三种形式，醇式和醛式溶液颜色为黄色，如式i所示，在酸性条件下，加入漂白粉后，盐酸小檗碱被氧化成季铵盐，显示棕红色，其分子中带有季铵盐阳离子结构，在染色柞蚕丝时，可与柞蚕丝中的负电荷结构发生静电作用，因此，以季铵盐形式染色剂，其染色牢度和洗涤牢度等性能明显提高。

本发明对所述天然阳离子染液的制备的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备染液的技术方案即可。

本发明还提供了一种柞蚕丝的上染方法，采用上述技术方案所述天然阳离子染液进行上染，包括以下步骤：

(1)将柞蚕丝浸入60～70℃的天然阳离子染液中；

(2)将染液进行第一升温至80～85℃后进行第一保温35～45min；

(3)将染液进行第二升温至90～95℃后进行第二保温25～35min；

(4)将染液降温至45～50℃后，得到染色柞蚕丝。

本发明将柞蚕丝浸入60～70℃的天然阳离子染液中。在本发明中，所述柞蚕丝与天然阳离子染液的质量比优选为1:(40～60)，更优选为1:50。

在本发明中，所述柞蚕丝优选为脱胶后的柞蚕丝。本发明对所述柞蚕丝的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售柞蚕丝即可。

在本发明中，所述柞蚕丝优选在浸入天然阳离子染液前，先用蒸馏水浸湿后挤干。在本发明中柞蚕丝用蒸馏水浸湿后挤干能够促进柞蚕丝在染液中的润湿速度，便于染液的浸润。

在本发明中，所述天然阳离子染液的温度优选为65℃。本发明对所述染液升温至所需温度的速率没有特殊的限定，采用本领域常规的升温速率即可。在本发明中，所述天然阳离子染液在上述温度范围染料的溶解性能较好。

柞蚕丝浸没后，本发明将染液进行第一升温至80～85℃后进行第一保温35～45min。在本发明中，所述第一保温的温度优选为83℃；所述第一保温的时间优选为40min。在本发明中，所述第一保温的温度和时间在上述范围能够提高匀染性，温度太高，上染速度过快，导致染色不均匀。

在本发明中，所述第一升温的速率优选为0.5～1.5℃/min，更优选为1℃/min。

在本发明中，所述第一保温过程中优选对柞蚕丝进行持续翻动。在本发明中，所述翻动能够进一步提高柞蚕丝上染的均匀性。

第一保温完成后，本发明将将染液进行第二升温至90～95℃后进行第二保温25～35min。在本发明中，所述第二保温的温度优选为92℃；所述第二保温的时间优选为30min。在本发明中，所述第二保温的温度和时间在上述范围提高渗透性能和上染率。

在本发明中，所述第一保温和第二保温分步进行，第一保温的温度范围内主要是防止上染速度过快，提高匀染性能，第二段升温保温，主要是提高染料的渗透性能和上染率。

第二保温完成后，本发明将染液降温至45～50℃后，得到染色柞蚕丝。本发明优选将染液降温至48℃。在本发明中，所述降温的速率优选为1～2℃/min。

降温完成后，本发明优选将上染后的柞蚕丝从染液中取出，依次进行洗涤和干燥，得到染色柞蚕丝。本发明对所述洗涤的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的染后洗涤的操作即可。在本发明中，所述洗涤优选依次包括第一水洗、皂洗和第二水洗。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的天然阳离子染液和柞蚕丝的上染方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1～28的天然阳离子染料的成分配比如表1所示。

表1实施例1～28中染液成分配比

本发明实施例中所用黄连素不同波长下吸光度如图1所示。由图可知，通过对不同波长下吸光度的测定，最终得到阳离子黄连素染料的最大吸收波长为399nm。

分别采用实施例1～28中制备的天然阳离子染液进行上染，包括以下步骤：

(1)将柞蚕丝浸入65℃的天然阳离子染液中；浴比为50:1；

(2)将染液以1℃/min速率进行第一升温至80℃后进行第一保温40min；

(3)将染液以1℃/min速率进行第二升温至95℃后进行第二保温30min；

(4)将染液以1℃/min速率降温至50℃后，得到染色柞蚕丝。

分别对实施例1～25中得到的染色柞蚕丝进行测试，测试方法如下：

一、耐洗色牢度测定

1、实验材料与仪器

1.实验药品：无水碳酸钠(c.p)、标准皂片

2.实验仪器：耐洗色牢度实验机、烧杯、评定变色用灰色样卡、评定沾色用灰色样卡

3.实验材料：棉纤维、柞蚕丝纤维

4.试样准备过程：

(1)取40mm×100mm同试样柞蚕丝纤维一块作为第一张贴衬织物。

(2)再取与第一块织物相对应40mm×100mm的棉纤维作为第二张帖衬织物。

(3)然后取40mm×100mm柞蚕丝试样一块，夹于两块40mm×100mm单纤维贴衬织物之间并沿四边缝合，形成一个组合试验。

2、组合试样重量

组合试验1：1.27g

组合试验2：1.29g

组合试验3：1.30g

3、实验工艺

实验温度40℃(±2℃)

实验时间：30min

皂液组成标准皂片5g/l(如需要，可用合成洗涤剂4g/l和无水碳酸钠1g/l代替皂片5g/l)

浴比1:50

4、实验步骤

1.称重预先准备的组合试样，放入洗涤容器内，将皂液预热到规定温度，注意应将皂片搅拌使其充分溶解，按浴比1：50，注入洗涤容器中，在规定温度下处理30min。

2.取出组合试样，用冷水清洗两次，在用流动冷水冲洗10min，挤去水分，悬挂在不超过60℃的环境中晾干。

3.用灰色样卡评定试样的原样变(褪)色和贴衬织物的沾色情况。

5、实验原理

将纺织纤维染色试样与一块或两块规定的贴衬织物贴合，在规定条件下洗涤。通过水洗、机械、洗涤剂作用，试样上的染料发生不同程度的变色或褪色，并沾染白色贴衬织物。组合试样处于室温晾干后，用灰色样卡评定原试样变色和贴衬织物的沾色。原试样变色、白布沾色越严重，表明该试样的耐洗色牢度越差。

二、耐摩擦牢度测定

1、实验材料与仪器

1.仪器设备：摩擦牢度实验仪、评定沾色用灰色样卡。

2.实验材料：50×50mm标准棉贴衬布(用于包裹圆形摩擦头)、待测试样。

3.试样准备：取两组大小为50mm×200mm的试样，每一组为两块试样。第一组其长度方向平行于经纱，用于径向的湿摩擦和干摩擦测试；第二组其长度方向平行于纬纱，用于纬向的湿摩擦和干摩擦测试。

2、实验工艺

选择黄连素直接上染的柞蚕丝绸和实验处方中加入漂白粉和硫酸的黄连素上染柞蚕丝绸纤维，分别按要求测定其干摩擦牢度和湿摩擦牢度。

3、实验原理

分别用一块干摩擦布与湿摩擦布摩擦染色试样，由于水(湿摩擦)和机械的作用，试样上的染料发生褪色，白色贴衬织物沾染颜色。白布沾色的颜色越浅，说明此试样的耐摩擦色牢度越好。

4、实验步骤

1.试样通过夹紧装置固定在摩擦牢度试验仪的底板上，仪器的动程方向与试样的长度方向一致。

2.试验仪的摩擦头上用干摩擦布包裹固定，使摩擦头运行方向与摩擦布的径向一致。

3.打开实验仪器开关，在10s内摩擦10次(往复动程为100mm，垂直压力为9n)，取下干摩擦布。

4.将另一块干摩擦布，放入冷水浸湿后，使其在试验仪的压液装置上压，控制织物含水量处于95％-105％。

5.重复上述干摩擦牢度测试操作。摩擦结束后，在室温下晾干。

6.用评定沾色用灰色样卡分别评定上述干、湿摩擦布的沾色牢度。

5、注意事项

摩擦用布也可用退浆、煮练、漂白、且不含任何整理剂的棉半制品织物。

三、表面色深值测定

1、实验材料与仪器

1.仪器设备：电脑测色配色仪

2.实验材料：天然染料黄连素上染的柞蚕丝绸

2、实验步骤

1.打开电脑侧色配色仪，分别用标准黑和白板校正机器，选择需要的功能菜单。

2.取皂洗原样、褪色样、沾色样各一块，将其重叠数层(根据纤维织物的薄厚而定增加层数，反射值不再改变为宜)，以一定的张力夹紧于样品测量孔上。

3.对原样、褪色样、沾色样的正面进行多次测量，采取多点测量取平均值。

4.确定后屏幕显示测量的结果，根据要求记录，打印需要的测量数据。

3、实验原理

色深值是指不透明固体物质颜色给予人们的直观深度感觉，其影响因素由固体物质中有色物质的含量的多少、有色物质的物理状态、固体表面的光学性质等。k/s函数常用于比较染色式样的表面深度，可通过仪器直接测得k/s值。当然色制品基质材相同时，k/s值越小，表示物体表面颜色越浅。

4、实验注意事项

应该在相同的色相条件下比较试样的色深值。

四、染料最大吸收波长的测定

1.将染色原液用蒸馏水稀释到0.04g/l，选择可见光范围380～780nm。

2.用722型分光光度计在可见光范围内，采用试探法在不同波长下测染料的吸光度。

3.整理并输出数据到excel，采用降序排列，在最大吸光度下找出染料的最大吸收波长。

五、染料上染百分率的测定

1.按实验处方将染料分别配制并加入助剂分成两个染浴，放置在同一恒温水浴锅中

2.其中一个染浴中加被染柞蚕丝纤维(染色残液)，另一个染浴中不加被上染的柞蚕丝纤维(标准染液)。

3.然后两个染浴按染色工艺曲线升温或保温，直到染色完毕。

4.将染色残液用蒸馏水稀释至500ml，吸取20ml加入100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml，形成待测染色残液。

5.将经历染色过程的标准染液也稀释至500ml，吸取5ml放入100ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至100ml，形成待测染色标准液。

6.用722型分光光度计在最大λmax处测定染色残液的吸光度b；在λmax处测定标准染液的吸光度a，然后按下面公式计算染料的上染百分率(％)；

上染率＝100％－x

x＝【b/(a×n)】×100％

计算公式中：x——染色残液中染料质量分数(％)；

a——标准染料的吸光度；

b——染色残液的吸光度；

n——标准染液和染色残液的测试浓度的倍数。

测试结果如下：

实施例1～3中耐洗色牢度实验结果如表2所示。

表2实施例1～3中耐洗色牢度实验结果

由表2可以清晰看出实施例3中不加漂白粉和硫酸，原样变色明显比实施例1和2中加入漂白粉和硫酸的严重，实施例1和2的蚕丝沾色可以达到4级的效果，色牢度明显优越于实施例3，棉布沾色3个实施例均达到4-5级，由此得出，在天然阳离子染料黄连素上染柞蚕丝的工艺流程中加入漂白粉和硫酸可以起到提高染料的色牢度。

实施例1～3中耐摩擦色牢度实验结果如表3所示。

表3实施例1～3中耐摩擦色牢度实验结果

由表3可以清晰看出天然阳离子染料黄连素上染柞蚕丝绸的耐摩擦色牢度跟实验工艺流程中是否加入漂白粉和硫酸有着较大的关联。加入漂白粉和硫酸的实施例1和2的原样变色干湿摩色牢度和摩擦用布沾色干湿色牢度均优越于实施例3。由此分析黄连素上染柞蚕丝绸的工艺流程中加入漂白粉和硫酸可以明显提高染料在织物表面的耐摩擦色牢度。

实施例1～3中色深值测试结果分别如图2～4所示，实施例1～3中色深值分析结果如图5所示。从图2～5可以清晰看出黄连素上染工艺中加入漂白粉和硫酸的实施例1的k/s值皂洗前后并未由较大的变化，然而在黄连素上染工艺中未加入漂白粉和硫酸的实施例3柞蚕丝皂洗前后k/s变化明显，k/s值明显降低，综上分析，在实验工艺中加入漂白粉和硫酸对柞蚕丝的耐洗色牢度有较大的影响，可以提高黄连素在柞蚕丝上的上染率，提高了耐摩擦色牢度和耐洗色牢度。

实施例4～13中上染率测试结果如图6所示。从图6可知，随着染料用量的增加，在0.1～0.5％(owf)这个范围内染料的上染率急剧上升，在0.5～3.0％(owf)这个范围内染料的上染率急剧下降，在3.0～4.0％这个范围内染料的上染率急剧上升，在4.0～7.0％这个范围内染料的上染率急剧下降。因此在染料用量为0.5％(owf)左右时上染率较高。首先由于柞蚕丝上的阴离子基团是一定的，所能上染纤维的染料也是有限的，当染料用量很少时，纤维能提供足够的染座，因此上染率很高。其次，柞蚕丝纤维结构较为紧密，染料分子较难进入纤维内部。对用量和上染率综合考虑，染料用量范围为0.2～1.0％，染料利用率较好，同时又能上染较深的颜色，染料用量在0.5％(owf)最好。

实施例14～23中试样上染率测试结果如图7所示。由图7可以看出，漂白粉用量对上染百分率有较大的影响。其漂白粉量0.003～0.006％时上染百分率随着漂白粉的用量的增大，呈现下降趋势，用量在0.009～0.018％之间时，染料的上染百分率随着漂白粉的用量的增加呈现缓慢上升的趋势，用量在0.018～0.030％之间时，上染百分率随着漂白用量的增加呈现下降趋势，所以由此得出漂白粉的最佳用量范围为0.01～0.02％，最佳用量为0.018％。

实施例24～28中试样上染率测试结果如图8所示。由图8可以看出，硫酸用量对染料上染百分率有较大的影响。当硫酸用量大于0.5％时，硫酸用量过量，不再所控制的ph2.5～4.0范围内，由于实验条件有限，无法精确更多实验组，当硫酸用量在0.1～0.3％之间时，上染百分率随着硫酸用量的增加而急剧上升，当硫酸用量在0.3～0.5％l之间时，上染百分率随硫酸用量的增加，呈现下降的趋势，由此的出，最佳的硫酸用量范围为0.1～0.5％，最佳用量为0.3％。

从以上实施例可以看出，本发明提供的天然阳离子染液对柞蚕丝的上染率高，得到的染色柞蚕丝耐洗色牢度和耐摩擦色牢度好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。