板栗壳色素蚕丝织物印花工艺.pdf

李淼妍1，史彩云1，王祥荣1，2（1.苏州大学纺织与服装工程学院，江苏苏州 215123；2.纺织行业天然染料重点实验室，江苏苏州 215123）摘要：针对天然染料印花湿处理和耐日晒色牢度较差的问题，选用板栗壳色素作为研究对象，探究明矾预媒染印花工艺对印花性能的影响。实验结果表明，当预媒染明矾用量为6%（omf），印花汽蒸条件为102 饱和蒸汽下汽蒸45 min时，板栗壳色素印花蚕丝织物的各项色牢度均大于等于34级，达到服用纺织品的要求。关键词：板栗壳色素；蚕丝；预媒染；印花中图分类号:TS193文献标志码:B文章编号:1004-0439（2024）01-0032-04Printing process of silk with chestnut shell pigmentLI Miaoyan1,SHI Caiyun1,WANG Xiangrong1,2(1.College of Textile and Clothing Engineering of Soochow University,Suzhou 215123,China;2.NationalTextile and Apparel Council Key Laboratory of Natural Dyes,Suzhou 215123,China)Abstract:In response to the problem of poor wet treatment and color fastness to sunlight in natural dyeprinting,chestnut shell pigment was selected as the research object to explore the impact of alum pre mordant dyeing printing process on printing performance.The results showed that when the pre mordant alumdosage was 6%(omf)and the printing steam condition was 102 saturated steam for 45 min,the color fastness of chestnut shell pigment printed silk fabric was greater than or equal to level 3-4,meeting the requirements for wearing textiles.Key words:chestnut shell pigment;silk;pre mordant dyeing;printing收稿日期：2023-10-09基金项目：纺织行业天然染料重点实验室资金项目（YX202327）；苏州大学校企合作项目（H230354）作者简介：李淼妍（2001），江苏常州人，研究生在读，主要从事生态纺织化学品的开发与应用研究。通信作者：王祥荣，教授，E-mail：。由于天然染料来自动植物等自然资源，具有生态环保的优点，纺织品的天然染料染色加工成为研究热点1-2，但是天然染料用于纺织品印花的研究还不多。板栗壳色素是从废弃农产品板栗壳中提取的天然色素，安全无毒、水溶性好、着色力较强3，还具有对人体有益的功能特性。板栗壳色素结构中含有苯环及酚羟基4，是植物多酚类物质的复杂混合物5，还含有黄酮类化合物、植物甾醇、鞣质以及有机酸等化学组分6。板栗壳色素拥有植物多酚类化合物的共性，具有良好的稳定性和一定的抗紫外线、抗氧化性能，色素中的黄酮类物质也使其具有一定的抗菌作用7。蚕丝素有“纤维皇后”“第二肌肤”等美誉，吸湿透气性优异，手感柔软滑爽、亲肤健康8，是中高档纺织面料。蚕丝面料既可用作贴身衣物，也可用作高档礼服，同时染色性能优良9。天然染料应用于蚕丝面料的印花，所得产品时尚高雅、风格独特，不仅生态环保、有益健康，还能提高纺织品的附加值，契合人们对生态纺织品的需求，应用前景广阔。针对天然染料印花湿处理和耐日晒色牢度较差的棘手问题。本实验使用废弃农产品板栗壳提取色素和常用无毒媒染剂明矾，研究了明矾预媒染印花工艺对蚕丝织物印花性能的影响，以期为天然染料印花技术的开发提供依据。1实验1.1材料板栗壳色素蚕丝织物印花工艺印 染 助 剂TEXTILE AUXILIARIESVol.41 No.1Jan.2024第41卷第1期2024年1月1期织物：11160真丝电力纺（12 m/m，吴江惠方丝织厂）。试剂：板栗壳色素 工业品，锦柯草木染（上海）纺织科技有限公司，改性瓜尔豆胶（工业品，河南崇翔科贸有限公司），平平加O（工业品，江苏四新界面剂科技有限公司），明矾、尿素、柠檬酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司），中性标准皂片（标准品，上海纺织工业技术监督所）。1.2仪器D25-2F 型电动搅拌机（杭州仪表电机有限公司），DK-S26型电热恒温水浴锅（上海精宏实验设备有限公司），PM-500-I014型磁棒印花机（厦门瑞比精密机械有限公司），RC-CSD型多功能汽蒸试验机（上海瀚而祥机电设备有限公司），Datacolor 650型测色仪（德塔颜色商贸公司），SW-12A型水洗色牢度试验机（无锡纺织仪器厂），Y（B）902型汗渍色牢度烘箱（温州市大荣纺织仪器有限公司），Alpha型日晒牢度仪（SDL Atalas公司），Axis Ultra HAS型X射线光电子能谱仪（日本岛津制作所），TM3030 台式扫描电镜（日立集团）。1.3预媒染印花工艺1.3.1蚕丝预媒染配制媒染液（明矾x，平平加O 1 g/L），调节媒染液pH为4.0。常温下将真丝电力纺投入媒染液（浴比1 40）进行预媒染，升温至60，保温媒染45 min，取出、脱水、烘干。1.3.2印花色浆的制备量取900 mL去离子水，倒入1 000 mL搪瓷杯中，将搪瓷杯放在搅拌器上，在常温、低速搅拌状态下，缓慢将100 g改性瓜尔豆胶加入搪瓷杯中，匀速搅拌6 h，补充挥发的水分，得到含固率为10%的改性瓜尔豆胶印花原糊。称取板栗壳色素溶解于25 mL去离子水中，再加入2.0 g尿素和0.2 g柠檬酸。将溶解好的染料和助剂溶液倒入含有50.0 g原糊的搪瓷杯中，放在搅拌机上搅拌30 min左右直至混合均匀。1.3.3印花将预媒染后的织物平铺于磁棒印花机上，放置干燥的网框和磁棒，设置印花机磁力为50%，磁棒运行速度为 10 m/min，将配制好的印花色浆倒在网框上，磁棒来回刮印 3次。取下织物，放入 80 烘箱中烘5 min。烘干后的印花织物放入汽蒸机，在102 饱和蒸汽条件下汽蒸45 min。汽蒸后的织物放入中性皂片 2 g/L 的皂洗液中（浴比1 40），50 皂洗20 min，取出再进行热水洗、冷水洗，然后脱水、烘干。1.4测试1.4.1K/S值将织物折叠成 4 层，在 D65光源、10标准视场、400 nm扫描条件下，采用测色仪进行测试，重复测试3次，取平均值。1.4.2色牢度耐光色牢度：参考 GB/T 84272019 纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度：氙弧 进行测试。耐皂洗色牢度：参考 GB/T 39212008 纺织品色牢度试验 耐皂洗色牢度 方法A（1）进行测试。耐汗渍色牢度：参考 GB/T 39222013 纺织品色牢度试验 耐汗渍色牢度 进行测试。测试后使用符合标准的灰色样卡在规定光源下进行评级。1.4.3表面能谱扫描（DES）用导电胶将试样固定于样品台，采用离子溅射仪在真空、10 mA电流条件下对样品镀金180 s。采用台式扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪对织物进行测试，对试样微观表面的元素分布进行分析。2结果与讨论2.1预媒染明矾用量对织物K/S值的影响由图1可知，随着明矾用量增加，印花织物K/S值有增加趋势，说明预媒染有利于提高印花织物的得色量，这是因为预媒染后，蚕丝织物可以与媒染剂中的铝离子发生配位，印花后，色浆中的板栗壳色素也可以通过配位键与金属离子和纤维结合，提高得色量。在媒染剂用量为 6%（omf）时，印花织物 K/S值达到最大。因此，明矾用量选择6%（omf）。2.2DES分析选取预媒染明矾用量6%（omf）对蚕丝织物进行明矾用量/%（omf）板栗壳色素用量3 g，102 汽蒸45 min图1预媒染明矾用量对印花蚕丝织物K/S值的影响K/S值213254106780468李淼妍，等：板栗壳色素蚕丝织物印花工艺33印染助剂41卷预媒染，固定色浆中板栗壳色素用量3 g，102 饱和蒸汽下汽蒸45 min，对媒染后织物进行印花。采用台式扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分别对预媒染织物和印花后织物进行表面能谱扫描测试，结果如图2和表1所示。由图2和表1可知，铝离子在预媒染过程中先与纤维结合，织物上含有一定量的铝离子。经过印花、汽蒸、皂洗后，织物上仍然含有铝离子，说明印花后有一部分板栗壳色素与织物上的铝离子发生了配位反应，形成了染料-铝离子-纤维三元络合物，这有利于提高色素的耐光稳定性以及色素与纤维的结合程度，最终提高印花色牢度。数据还表明，经过印花水洗后，有一部分铝离子没有与色素和纤维形成配位结合，从织物表面被洗除。2.3印花汽蒸条件对印花织物K/S值的影响2.3.1汽蒸温度由表2可知，汽蒸温度为102 时，印花织物K/S值最大。汽蒸温度过高会降低蚕丝和色浆的吸湿溶胀性10，使染料的扩散和渗透变得困难，易出现上染不匀、蚕丝印花织物手感变硬等问题，天然染料在高温下的不稳定分解也会使上染量降低。综合考虑，选择汽蒸温度为102。2.3.2汽蒸湿度由表3可知，印花织物K/S值随汽蒸湿度的增加而增加，饱和蒸汽汽蒸时K/S值最大。湿度条件影响染料向纤维内部扩散的速率和上染量，较高的湿度有利于染料从色浆中扩散到纤维内部，与纤维结合而上染。选择饱和蒸汽进行印花时效果较好。2.3.3汽蒸时间从图3可知，102 汽蒸45 min时得到的印花织物K/S值最大，延长或缩短汽蒸时间，K/S值均下降。这是由于汽蒸过程中，染料从色浆中向纤维内部扩散需要一定的时间，45 min后可以达到吸附平衡；而汽蒸时间过长可能导致天然染料部分解吸或分解11，反而降低印花得色量。因此，汽蒸时间选择45 min。N20641081214161820OAlC能量/keV明矾预媒染N20641081214161820OAlC能量/keV印花后图2蚕丝织物DES扫描结果蚕丝样品预媒染后印花部分元素CONAlCONAl含量/%67.79314.88317.0360.28868.65812.75318.4710.118表1明矾预媒染和印花后蚕丝织物的表面元素含量汽蒸温度/102110K/S值6.854.87汽蒸温度/120K/S值5.87表2汽蒸温度对印花织物K/S值的影响注：明矾用量6%（omf），色素用量3 g，汽蒸45 min。汽蒸湿度/%7585K/S值6.186.63汽蒸湿度/%100K/S值7.14表3汽蒸湿度对印花织物K/S值的影响注：明矾用量6%（omf），色素用量3 g，102 汽蒸45 min。汽蒸时间/min明矾用量6%（omf），色素用量3 g，102 汽蒸图3汽蒸时间对印花织物K/S值的影响K/S值354656755545352515341期2.4板栗壳色素用量对印花织物K/S值影响由图4可知，随着色浆中板栗壳色素用量增加，印花织物K/S值显著增加，具有良好的提升性。但从3 g开始，提升效果变缓。实际印花过程中，可以根据花型颜色浓淡的需要调节色素用量。2.5印花织物色牢度由表4可知，蚕丝织物经过明矾预媒染后，采用板栗壳色素印花的色牢度优良，耐皂洗色牢度和耐汗渍色牢度均大于等于4级，并且耐日晒色牢度达到34级，各项色牢度均达到服用要求。3结论（1）明矾预媒染后板栗壳色素对蚕丝织物印花的优化工艺：预媒染明矾用量为6%（omf），印花汽蒸条件为102 饱和蒸汽下汽蒸45 min。（2）DES分析表明，印花、汽蒸、水洗后，织物表面含有一定量的铝离子，说明铝离子与纤维和板栗壳色素发生了配位结合。（3）经明矾预媒染后板栗壳色素印花蚕丝织物具有优良的色牢度，耐皂洗色牢度和耐汗渍色牢度均大于等于4级，耐日晒色牢度达到34级。参考文献：1BEN F,MILED W,HADDAR W,et al.Clean printing process of cottonwith natural dyes:effect of paste formulation components on printingperformancesJ.Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly,2021,27(1):1-13.2KLANCNIK M.Screen printing with natural dye extract from Japanese knotweed rhizomeJ.Fibers and 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