本发明属于纺织科学领域，尤其是涉及一种提高天然棕色棉织物颜色深度及牢度的方法。
背景技术：
与白棉相比，天然彩色棉制品更有利于人体健康，且在该制品的形成过程中减少印染等相关工序，更迎合了人类提出的“绿色革命”口号，减少了对环境污染。对于我国而言，天然彩色彩的开发有利于国家继续保持纺织品出口大国的地位，对于打破国际“绿色贸易壁垒”更具有重要的意义。乐观估计，在未来的十五年内，天然彩色棉制品总量将与白棉制品总量持平。当前，天然彩色棉制品中主要有两种，一种是天然棕色棉制品，另一种是天然绿色棉制品。其中，天然棕色棉制品占绝大多数。
从结构上看，天然棕色棉的横截面与普通白棉相似，为带有胞腔的腰圆形，由外至内大致分为三层：初生层、次生层和中腔。天然棕色棉的色素主要分布在次生层和中腔，成分可能为黄酮多酚类物质及其多聚体的混合物。未经整理、处理或洗涤的天然棕色棉由于其初生层中蜡质、果胶及表面附着物的存在，色彩较淡，显得较为朦胧。由此可知，未经处理的天然棕色棉制品具有颜色较淡的缺点。此外，天然黄酮多酚类物质稳定性较差，易受酸、碱以及日晒的作用而发生降解或溶解于溶液中，使天然棕色棉织物的颜色变浅甚至出现明显褪色。因此，提高天然棕色棉颜色深度及牢度对于开发天然棕色棉制品具有积极的作用。
技术实现要素：
为克服天然棕色棉织物颜色较淡且不稳定的问题，本发明提供一种提高天然棕色棉织物颜色深度及牢度的方法。
本发明是通过以下技术实现的：
一种提高天然棕色棉织物颜色深度及牢度的方法，包括如下步骤：
1)增深溶液配备：称取并混合碱剂、渗透剂、精练剂以及水，搅拌均匀，即得增深溶液，待用；
2)固色溶液配备：称取并混合稀土化合物、乳化剂以及水，在超声波辅助下分散60～120分钟，形成悬浮体系，即为固色溶液，待用；
3)预处理：将天然棕色棉织物以浴比1：10～20浸入沸程为90～120℃的石油醚中，在超声波辅助下进行预处理，预处理温度为20～30℃，时间为10～20分钟，预处理完毕，即得待处理天然棕色棉织物；
4)增深处理：将待处理天然棕色棉织物以浴比1：20～40浸入步骤1)所配备的增深溶液中进行增深处理，处理温度为20～40℃，时间为15～45分钟，增深处理完毕，以水冲洗5～15分钟，得增深天然棕色棉织物；
5)固色处理：将增深天然棕色棉织物以浴比1：20～40浸入步骤2)所配备的固色溶液中，在超声波的辅助下进行固色处理，处理温度为20～30℃，时间为5～15分钟，固色处理完毕，以水冲洗10～20分钟，即得增强颜色深度和牢度的天然棕色棉织物。
优选地，所述增深溶液中原料组成如下：碱剂5～15重量份、渗透剂1～3重量份、精练剂1～3重量份、水800～1000重量份。
优选地，所述碱剂由氢氧化钠与碳酸钠按重量比1：8～9混合得到。
天然棕色棉的色素主要分布在次生层和中腔，其成分可能为黄酮多酚类物质及其多聚体的混合物，由于成份较复杂目前并未得到更为准确的鉴定。黄酮多酚类物质及其多聚体具有较弱的水溶性特点，在碱性溶液中溶解能力有所提高。
在本发明中，发明人着重将天然棕色棉的色素由次生层或中腔转移至表层，与时同时，对天然棕色棉表层蜡质、果胶及表面附着物进行部分去除，来达到提高天然棕色棉织物颜色深度的目前。传统上，多采用多次洗涤的方法将天然棕色棉的色素由次生层或中腔转移至表层，虽然在一定程度上提高了天然棕色棉的颜色深度，但由于受表层蜡质、纤维结构、色素水溶性较低等因素的影响，色素的转移量仍不够理想。
在本发明中，有别于传统的方法，发明人首先对天然棕色棉织物进行预处理，以石油醚溶解天然棕色棉表层的蜡质，并利用超声效应降低天然棕色棉色素与棉纤维、附生物的结合力，使色素更易被碱性溶液转移至纤维表层。
一般以氢氧化钠的水溶液对天然棕色棉制品进行精练，而且由于氢氧化钠的碱性较强，在去除纤维表层的蜡质、果胶及附生物的同时，也使天然棕色棉色素的水溶性大大提高。大量色素由纤维转移至溶液中使得纤维的颜色深度大大下降。发明人经过反复研究发现，将氢氧化钠与碳酸钠按重量比1：8～9混合，既可以起到去除纤维表层的蜡质、果胶及附生物的同时，也使溶于水溶液的天然棕色棉色素大大下降，所获得的天然棕色棉织物取得较深的颜色。
优选地，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、烷基硫酸酯钠和琥珀酸烷基酯磺酸钠中的一种或几种。
优选地，所述精练剂为十二烷基苯磺酸钠、仲烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或几种。
优选地，所述固色溶液中原料组成如下：稀土化合物3～5重量份、乳化剂1～3重量份、水800～1000重量份。
优选地，所述稀土化合物为二氧化铈、氧化镧、氧化镨钕、碳酸铈和碳酸镧中的一种或几种。
对于转移至表层的天然棕色棉色素若未能进行有效的处理，则在洗涤或使用过程中极易流失或降解。发明人利用稀土化合物实现了色素-稀土-织物之间的稳定络合。稀土离子通过静电引力与色素、纤维素形成配位键，形成稳定的络合物，该络合物具有较大的电子共轭体系，大大提高了色素的稳定性和色素在织物上的牢度，尤其在水洗牢度和日晒牢度上得到显著提高。另外，稀土化合物是一种环保型化合物，可以避免环境污染问题。
优选地，所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯、二硬脂酸甘油酯、山梨醇酐脂肪酸、仲辛基酚聚氧乙烯醚和聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯中的一种或几种。
优选地，步骤2)或4)所述超声波的功率为250～500w，额定频率为40khz。
优选地，所述天然棕色棉织物为未经退浆、精练处理的天然棕色棉机织物或未经精练处理的天然棕色棉针织物。
本发明的有益效果在于：
(1)对天然棕色棉织物进行预处理，以石油醚溶解天然棕色棉表层的蜡质，并利用超声效应降低天然棕色棉色素与棉纤维、附生物的结合力，使色素更易被碱性溶液转移至纤维表层；
(2)通过将氢氧化钠与碳酸钠复配，既可以起到去除纤维表层的蜡质、果胶及附生物的同时，也使溶于水溶液的天然棕色棉色素大大下降，所获得的天然棕色棉织物取得较深的颜色；
(3)利用稀土化合物实现了色素-稀土-织物之间的稳定络合，该络合物具有较大的电子共轭体系，大大提高了色素的稳定性和色素在织物上的牢度，尤其在水洗牢度和日晒牢度上得到显著提高。另外，稀土化合物是一种环保型化合物，可以避免环境污染问题。
具体实施方式
实施例1
本实施例所采用的天然棕色棉织物为未经退浆、精练处理的天然棕色棉机织物，织物的色度数据为：l*＝55.61，a*＝14.33，b*＝30.22，k/s＝2.96。
一种提高天然棕色棉织物颜色深度及牢度的方法，包括如下步骤：
1)增深溶液配备：称取并混合氢氧化钠0.5kg、碳酸钠4.5kg、脂肪醇聚氧乙烯醚1kg、十二烷基苯磺酸钠1kg以及水800kg，搅拌均匀，即得增深溶液，待用；
2)固色溶液配备：称取并混合二氧化铈3kg、单硬脂酸甘油酯1kg以及水800kg，在超声波(功率为250w，额定频率为40khz)辅助下分散60分钟，形成悬浮体系，即为固色溶液，待用；
3)预处理：将天然棕色棉织物10kg以浴比1：10浸入石油醚(沸程为90～120℃)中，在超声波(功率为250w，额定频率为40khz)辅助下进行预处理，预处理温度为20℃，时间为10分钟，预处理完毕，即得待处理天然棕色棉织物；
4)增深处理：将待处理天然棕色棉织物以浴比1：20浸入步骤1)所配备的增深溶液中进行增深处理，处理温度为20℃，时间为15分钟，增深处理完毕，以水冲洗5分钟，得增深天然棕色棉织物；
5)固色处理：将增深天然棕色棉织物以浴比1：20浸入步骤2)所配备的固色溶液中，在超声波(功率为250w，额定频率为40khz)的辅助下进行固色处理，处理温度为20℃，时间为5分钟，固色处理完毕，以水冲洗10分钟，即得增强颜色深度和牢度的天然棕色棉织物。
采用美国datacolour公司生产的sf600型电脑测色仪(d65光源，10°视场)测得本实施例所制得的天然棕色棉织物的颜色深度(k/s)如表1所示。
gb/t3921-2008、gb/t8427-2008对天然棕色棉织物耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度进行测试，结果如表1所示。
实施例2
本实施例所采用的天然棕色棉织物为未经退浆、精练处理的天然棕色棉机织物，织物的色度数据为：l*＝55.61，a*＝14.33，b*＝30.22，k/s＝2.96。
一种提高天然棕色棉织物颜色深度及牢度的方法，包括如下步骤：
1)增深溶液配备：称取并混合氢氧化钠1.5kg、碳酸钠13.5kg、烷基硫酸酯钠3kg、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠3kg以及水1000kg，搅拌均匀，即得增深溶液，待用；
2)固色溶液配备：称取并混合氧化镧5kg、山梨醇酐脂肪酸3kg以及水1000kg，在超声波(功率为500w，额定频率为40khz)辅助下分散120分钟，形成悬浮体系，即为固色溶液，待用；
3)预处理：将天然棕色棉织物10kg以浴比1：20浸入石油醚(沸程为90～120℃)中，在超声波(功率为500w，额定频率为40khz)辅助下进行预处理，预处理温度为30℃，时间为20分钟，预处理完毕，即得待处理天然棕色棉织物；
4)增深处理：将待处理天然棕色棉织物以浴比1：40浸入步骤1)所配备的增深溶液中进行增深处理，处理温度为40℃，时间为45分钟，增深处理完毕，以水冲洗15分钟，得增深天然棕色棉织物；
5)固色处理：将增深天然棕色棉织物以浴比1：40浸入步骤2)所配备的固色溶液中，在超声波(功率为500w，额定频率为40khz)的辅助下进行固色处理，处理温度为30℃，时间为15分钟，固色处理完毕，以水冲洗20分钟，即得增强颜色深度和牢度的天然棕色棉织物。
采用实施例1的方法测得本实施例所制得的天然棕色棉织物的颜色深度(k/s)、耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度如表1所示。
实施例3
本实施例所采用的天然棕色棉织物为未经精练处理的天然棕色棉针织物，织物的色度数据为：l*＝51.93，a*＝14.08，b*＝30.10，k/s＝3.21。
一种提高天然棕色棉织物颜色深度及牢度的方法，包括如下步骤：
1)增深溶液配备：称取并混合氢氧化钠1.5kg、碳酸钠12kg、琥珀酸烷基酯磺酸钠2kg、烷基酚聚氧乙烯醚2kg以及水900kg，搅拌均匀，即得增深溶液，待用；
2)固色溶液配备：称取并混合氧化镨钕4kg、仲辛基酚聚氧乙烯醚2kg以及水900kg，在超声波(功率为400w，额定频率为40khz)辅助下分散90分钟，形成悬浮体系，即为固色溶液，待用；
3)预处理：将天然棕色棉织物10kg以浴比1：15浸入石油醚(沸程为90～120℃)中，在超声波(功率为400w，额定频率为40khz)辅助下进行预处理，预处理温度为25℃，时间为15分钟，预处理完毕，即得待处理天然棕色棉织物；
4)增深处理：将待处理天然棕色棉织物以浴比1：30浸入步骤1)所配备的增深溶液中进行增深处理，处理温度为30℃，时间为30分钟，增深处理完毕，以水冲洗10分钟，得增深天然棕色棉织物；
5)固色处理：将增深天然棕色棉织物以浴比1：30浸入步骤2)所配备的固色溶液中，在超声波(功率为400w，额定频率为40khz)的辅助下进行固色处理，处理温度为25℃，时间为10分钟，固色处理完毕，以水冲洗15分钟，即得增强颜色深度和牢度的天然棕色棉织物。
采用实施例1的方法测得本实施例所制得的天然棕色棉织物的颜色深度(k/s)、耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度如表1所示。
对比例1
本实施例所采用的天然棕色棉机织物为未经精练处理的天然棕色棉针织物，织物的色度数据为：l*＝51.93，a*＝14.08，b*＝30.10，k/s＝3.21。
将天然棕色棉织物10kg以浴比1：30浸入碱溶液(由氢氧化钠13.5kg溶于900kg水中配制而成)中处理，处理温度为30℃，时间为30分钟，处理完毕，以水冲洗10分钟，得增深天然棕色棉织物。
用实施例1的方法测得本对比例所制得的天然棕色棉织物的颜色深度(k/s)、耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度如表1所示。
对比例2
本实施例所采用的天然棕色棉机织物为未经精练处理的天然棕色棉针织物，织物的色度数据为：l*＝51.93，a*＝14.08，b*＝30.10，k/s＝3.21。
将天然棕色棉织物10kg以浴比1：30浸入碱溶液(由碳酸钠13.5kg溶于900kg水中配制而成)中处理，处理温度为30℃，时间为30分钟，处理完毕，以水冲洗10分钟，得增深天然棕色棉织物。
用实施例1的方法测得本对比例所制得的天然棕色棉织物的颜色深度(k/s)、耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度如表1所示。
对比例3
本实施例所采用的天然棕色棉机织物为未经精练处理的天然棕色棉针织物，织物的色度数据为：l*＝51.93，a*＝14.08，b*＝30.10，k/s＝3.21。
将天然棕色棉织物10kg以浴比1：30浸入水中处理，处理温度为30℃，时间为30分钟，处理完毕，以水冲洗10分钟，得增深天然棕色棉织物。
用实施例1的方法测得本对比例所制得的天然棕色棉织物的颜色深度(k/s)、耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度如表1所示。
表1处理前后天然棕色棉织物的k/s值和色牢度
由表1可以看出，采用对比例1～3的增深处理后的天然棕色棉织物的颜色深度有所提高，其原因在于不论是碱性溶液还是水溶液中，天然棕色棉织物的色素都有转移至表层的趋势，但天然棕色棉织物的色牢度并无明显改善。相对而言，采用实施例1～3所得的天然棕色棉织物的颜色深度提升更为明显，且皂洗牢度、耐日晒色牢度均有明显的提升，普遍达到了4至5级，完全可以满足商业应用要求。