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由表2可知，5個因素的極差順序為染色時間(B)>染色溫度(A)>保險粉質(zhì)量濃度(C)>超聲波功率密度(E)>燒堿質(zhì)量濃度(D)。因素A選擇第1水平，即20 oC；因素B選擇第4水平，即4 rain；因素c選擇第2水平，~[120 g／L；因素D選擇第2水平，l~lJ5 g／L；因素E選擇第3水平，即0．5 W／cm2。綜上所述，最優(yōu)工藝參數(shù)為：染色時間4 rain，染色溫度20℃ ，保險粉質(zhì)量濃度20 g／L，燒堿質(zhì)量濃度5 g／L，超聲波功率密度0．5 W／cm 。當溫度較高或染色時間較長時，保險粉在超聲波作用下會快速分解，進而嚴重影響還原染料的上染率。故植物靛藍染料在用超聲波染色時，宜取較低的染色溫度和較短的染色時間。6 5 4 3 2 O∽

2．3 超聲波對染色織物色牢度的影響

為探討超聲波對染色性能的影響，分別測試了超聲波和常規(guī)染色2種染色方法獲得染色樣品的耐摩擦和耐洗色牢度，結(jié)果如表3、4所示。為使2種染色工藝測得數(shù)據(jù)具有較好的可比性，改變常規(guī)染色工藝的染料濃度，使試樣與超聲波染色試樣的／S值相近。

由表3、4可知，除個別情況外，超聲波染色可提高織物的色牢度，特別是濕摩擦牢度。

2．4 超聲波染色的作用機制

為了解超聲波對棉纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)和超分子結(jié)構(gòu)的影響，采用掃描電鏡和綜合熱分析儀，分別對超聲波處理前后的棉紗線進行觀察和測試。

2．4．1 棉纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)

圖7為超聲波處理前后棉纖維的掃描電鏡照片。由圖7可以看出，經(jīng)超聲波處理后，棉纖維表面明顯變得蓬松、粗糙，且有顯著刻蝕的痕跡，同時有分絲帚化現(xiàn)象，使棉纖維的比表面積增加，潤濕性提高。

2．4．2 綜合熱分析

圖8示出超聲波處理前后棉纖維的綜合熱分析曲線。可以看出，棉纖維的熱裂解可以分為3個階段，即始裂解段、主裂解段和末裂解段 。經(jīng)超聲波處理的棉纖維和未經(jīng)超聲波處理的棉纖維的主裂解段溫度范圍分別為336～405．7 qC和377～391．7 qC，即前者提前41℃開始快速失重。這表明經(jīng)超聲波處理后棉纖維的熱穩(wěn)定性有所下降。其原因有物理和化學2方面。超聲波引發(fā)的空穴爆炸時，產(chǎn)生高頻射流強烈地作用于棉纖維，使得棉纖維表面被刻蝕，內(nèi)部原纖被拉扯，致使無定形區(qū)增加，結(jié)晶區(qū)減少。同時水中的氧氣在超聲波引發(fā)的高溫和高壓熱核點作用下易形成高能自由基與棉纖維大分子作用，使得棉纖維被氧化。上述2方面作用使棉纖維高聚物的分子鏈更加柔順、蓬松，分子間孔隙增多，從而有利于染料的擴散，纖維容納染料的能力也增強。因此，經(jīng)超聲波處理的棉紗線更有利于染色，使染色織物手感蓬松和柔軟 。

(a)未經(jīng)超聲波處理纖維

(b)經(jīng)超聲波處理纖維

3 結(jié) 論

本文分析了染色溫度、染色時間、保險粉質(zhì)量濃度、燒堿質(zhì)量濃度和超聲波功率密度對K／S值的影響，優(yōu)化了植物靛藍染料的超聲波染色工藝，探討了超聲波對染料染色性能的影響及其作用機制，主要結(jié)論如下：

1)超聲波染色的最佳工藝處方為：保險粉質(zhì)量

濃度15 g／L，燒堿質(zhì)量濃度5 g／L，染色時問4 min，染色溫度2O cI=，超聲波功率密度0．5 W／cm2。2)將超聲波技術(shù)應用于植物靛藍染料染色工藝，可提高染色樣品的耐摩擦色牢度和耐皂洗色牢度，特別是濕摩擦牢度有明顯的提高。

3)超聲波染色不但可以提高染料的上染率，還可以提高染料的上染速率，從而可以在較低的溫度下獲得較高的染料上染率。