摘要：為提高植物靛藍(lán)染料的染色性能，通過正交試驗(yàn)確定了超聲波對植物靛藍(lán)染料染棉織物的最佳染色工藝，探討了超聲波對植物靛藍(lán)染料染色性能的影響及其作用機(jī)制。結(jié)果表明，超聲波最佳染色工藝為：保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度15 g／L，燒堿質(zhì)量濃度5 g／L，染色時(shí)間4 rain，染色溫度2O ，超聲波功率密度0．5 W／cm 。將超聲波技術(shù)應(yīng)用于植物靛藍(lán)染料的染色工藝，不僅可使染色樣品的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度有所提高，而且可縮短染色時(shí)間，提高上染率，降低染色溫度。
超聲波空穴效應(yīng)引發(fā)的對染液的攪拌、彌散和除氣等作用，可以使染料以單分子狀態(tài)均勻地分散于染液中，從而減少染料擴(kuò)散過程中的能障，提高染料擴(kuò)散速度和染色效率。此外，還可以增加纖維無定形區(qū)的面積，使纖維具有絲光的效果¨ 。植物靛藍(lán)染料源于自然，其主要成分是2，2'-雙吲哚靛，具有色澤鮮艷、環(huán)保和保健抗菌等優(yōu)點(diǎn) 。但由于植物靛藍(lán)染料顆粒大，染料分子易聚集，易造成染色不勻、不透等缺陷；另外，因植物靛藍(lán)染料所用的還原劑極易發(fā)生分解，從而導(dǎo)致染色成本較高。本文將超聲波技術(shù)應(yīng)用于植物靛藍(lán)染料對棉織物進(jìn)行染色，在探討最優(yōu)染色工藝的基礎(chǔ)上，分析了超聲波對植物靛藍(lán)染料染色性能的影響及其提高染料染色性能的作用機(jī)制。
1 試驗(yàn)部分
1．1 試驗(yàn)材料
純棉漂白布，經(jīng)超聲波處理60 min的純棉紗線和未經(jīng)超聲波處理的純棉紗線。植物靛藍(lán)染料，氫氧化鈉，元明粉，保險(xiǎn)粉，30％的雙氧水。其中，植物靛藍(lán)染料是對黔西南布依族苗族自治州生產(chǎn)的土靛進(jìn)一步提純所得，目的是減少其雜質(zhì)含量，且便于其在染色處方中的量化。
1．2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備
28 KHz L．1200型超聲波清洗機(jī)，NoVa NanoSEM430型掃描電子顯微鏡，STA409型綜合熱分析儀，XH．KG55B型染色機(jī)，PHS一3C型酸度計(jì)，X．rate型測色配色系統(tǒng)，JA5003A型電子天平，恒溫水浴鍋，BZGY908A型標(biāo)準(zhǔn)光源，SW一10A型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)，Y571L型染色摩擦色牢度儀。
1．3 染色工藝與處方
1．3．1 染色工藝
植物靛藍(lán)染料對棉織物的常規(guī)染色和超聲波染色工藝如圖1所示。
當(dāng)染液溫度達(dá)到工藝指定的染色溫度(如40℃)時(shí)，放入純棉漂白布，并染色指定時(shí)間(如25 min)。接著，將染液溫度降至室溫，對棉布進(jìn)行氧化、冷水洗、皂洗、水洗與烘干處理。在超聲波染色過程中，由于離震源距離不同的染樣上各點(diǎn)所受到的超聲波作用能量大小不同，因此，必須對染色樣品進(jìn)行攪拌，以防止染色不勻。
1．3．2 染色處方
染色處方I：植物靛藍(lán)染料質(zhì)量濃度為1 g／L，氫氧化鈉質(zhì)量濃度為10 g／L，保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度為20 g／L，浴比為1：100，溫度為30℃ ，染色時(shí)間為3 mino染色處方II：植物靛藍(lán)染料質(zhì)量濃度為1 g／L，氫氧化鈉質(zhì)量濃度為10 g／L，保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度為15 g／L，浴比為1：15，溫度分別為30、4O、50℃ ，染色時(shí)間為25 min。
1．4 測試方法
使用X—rate測色配色系統(tǒng)測試試樣的 ／|s值，該值與上染百分率成正比 。使用Y571L型染色摩擦色牢度儀(GB／T 420-1990、GB／T 3920-1997)測試染色織物的干、濕摩擦色牢度。使用SW—IOA耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(GB／T 3921．1-5—1997、GB／T5711—1997)測試織物的水洗色牢度。使用NoVa Nano SEM430掃描電子顯微鏡拍攝超聲波處理前后棉紗線中纖維的電鏡照片。使用STA409綜合熱分析儀獲取超聲波處理前后棉紗線中纖維的綜合熱分析曲線。超聲波處理棉紗線的工藝參數(shù)為：溫度20℃ ，處理時(shí)間4 min，超聲波功率密度0．5 W／cn12。
2 結(jié)果與討論
2．1 染色工藝對KIS值的影響在染料濃度一定的情況下，影響植物靛藍(lán)染料染色效果的主要參數(shù)有染色溫度、染色時(shí)間、保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度、燒堿質(zhì)量濃度和超聲波功率密度。為合理確定正交試驗(yàn)中各因素的水平值，在染色處方I的基礎(chǔ)上，通過單因素法探討了上述因素對K／S值的影響。
2．1．1 染色溫度
染色溫度對K／S值的影響如圖2所示。
由圖2可以看出：超聲波對植物靛藍(lán)染料的最佳染色溫度為30℃ 。當(dāng)溫度在20～30℃ 之間時(shí)，隨溫度升高， ／s值增大，即染料的上染率不斷提高；當(dāng)溫度超過30℃時(shí)，上染率迅速下降；當(dāng)溫度超過4O℃ ，K／s值在較低水平下基本保持穩(wěn)定。
2．1．2 染色時(shí)間
染色時(shí)間對K／s值的影響如圖3所示。
由圖3可以看出：超聲波對植物靛藍(lán)染料的最佳染色時(shí)間為3 rain。染色時(shí)間為1～3 min／t~，隨染色時(shí)間的增加，K／s值逐漸增大，即上染率逐漸升高；染色時(shí)問為3～7 rain時(shí)，隨染色時(shí)間的增加，K／s值緩慢下降。
2．1．3 保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度
保險(xiǎn)粉用量對K／S值的影響如圖4所示?？梢钥闯觯褐参锏逅{(lán)染料染色的最佳保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度為15 g／L。當(dāng)保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度在1～15 g／L之間時(shí)，隨保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度的增加，織物的K／s值不斷增大，即染料的上染率不斷提高；當(dāng)保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度超過15 g／L時(shí)，隨保險(xiǎn)粉質(zhì)量濃度繼續(xù)增加，織物的K／s值開始下降，當(dāng)其質(zhì)量濃度超過25 g／L時(shí)基本保持平衡。
2．1．4 燒堿質(zhì)量濃度
燒堿質(zhì)量濃度對K／S值的影響如圖5所示。
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