隨著人們對(duì)生態(tài)紡織品的追求,天然染料染色的織物越來越受到人們的青睞,國(guó)內(nèi)外不少科研機(jī)構(gòu)及院校均有學(xué)者在從事天然染料染色方面的研究。天然染料胭脂蟲酸是從成熟的胭脂蟲體內(nèi)提取出來的,具有抗氧化、遇光不分解等優(yōu)點(diǎn),是為數(shù)較少的鮮艷度較好的紅色天然染料之一。其分子結(jié)構(gòu)式如下:
鋁離子是位于元素周期表第三周期第IIIA的元素,Al3+配位數(shù)為6,電荷/半徑比(+3/0.50A)較大,是較好的配位形成體。胭脂蟲酸染絲織物用鋁離子媒染時(shí),鋁離子能與胭脂蟲酸及絲纖維上的可配位基形成配合反應(yīng),利于染料對(duì)纖維的上染及固著,從而克服天然染料直接染色時(shí)得色淺、牢度差等缺陷。
1實(shí)驗(yàn)
1.1材料與儀器
真絲電力紡(日本飛路達(dá)公司提供),平平加0(市購(gòu)),胭脂蟲酸(德國(guó)蘊(yùn)寶公司),硫酸鋁(分析純)、絲肽粉(市購(gòu))。
AI210.4電子天平(Max210g,d=0.0001g);Db6000紅外自動(dòng)控制染色小樣機(jī)(韓國(guó)大林絲達(dá)樂株氏會(huì)社);DHG-9146A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司);UltraScanXE電腦測(cè)色配色儀(HunterLab.Ltd美國(guó));日立57O掃描電子顯微鏡;Magna-IR550紅外光譜儀(Nicolet公司),采用溴化鉀壓片法制樣。
1.2整理工藝
織物前處理(浴比1:5O,平平加O5g/L,100℃,l0~15min)一鋁離子前媒染(浴比1:50)一胭脂蟲酸染色(染料對(duì)織物用量5%,80℃,45min,浴比l:50)。
1.3染色織物牢度的測(cè)定
耐洗色牢度按GB/T3921.3—1997測(cè)試,耐酸堿牢度按GB/T3922--1995測(cè)試,耐摩擦牢度按GB/T3920--1997測(cè)試,耐光牢度按GB/T8427--1998測(cè)試(檢測(cè)工作由蘇州市纖維檢驗(yàn)所完成)。
1.4配合物的制備
取0.6m mol的硫酸鋁用去離子水配成50mL的溶液,分別加入0.1g胭脂蟲酸、1g絲肽粉,攪拌使之充分溶解后,在9O℃反應(yīng)30min后,置恒溫干燥箱中45℃蒸發(fā)至干燥,制得胭脂蟲酸、絲肽粉與鋁離子的配合物:胭脂蟲酸一鋁、絲肽一鋁。
2結(jié)果與討論
2.1鋁離子媒染條件對(duì)染色K/S、C的影響
2.1.1媒染劑用量
測(cè)定不同媒染劑濃度下染色絲織物的K/S、值以表征染色絲織物的表觀得色量及鮮艷度,如圖1、圖2所示。由圖1、圖2可知,經(jīng)鋁媒染后的染色絲織物比直接染色時(shí)獲得了很好的K/S值和鮮艷度,低濃度時(shí)隨媒染液濃度的增大,K/S值及鮮艷度均顯著提高,在媒染液濃度為2m mol/L、lm mol/I時(shí),染色織物的K/S值、鮮艷度分別達(dá)到最大值,此后隨濃度的提高基本保持不變。原因是媒染時(shí)鋁離子會(huì)與絲纖維上的可配位基發(fā)生配位反應(yīng),增加濃度利于配位反應(yīng)向生成配合物的方向進(jìn)行,參與與絲纖維配合的鋁離子越多,K/S值就越大,鮮艷度也會(huì)隨之提高。濃度達(dá)到一定的值時(shí),配合反應(yīng)基本達(dá)到平衡,再提高濃度K/S值不再增大。綜上分析,鋁媒染絲時(shí)的最佳濃度為2mmol/L。
2.1.2媒染溫度
由圖3、圖4可知,隨媒染溫度的提高,染色絲織物的K/S值緩慢增加,90℃媒染時(shí)K/S值達(dá)到最大值。原因可能是一方面溫度提高媒染液中鋁離子的分子運(yùn)動(dòng)加劇,增加了鋁離子與絲纖維上配位基發(fā)生碰撞配位的機(jī)率;另一方面,溫度升高,也增加了絲纖維的膨化程度,絲纖維的表面積增大更利于與鋁離子配位反應(yīng)的發(fā)生。染色織物的鮮艷度隨媒染溫度的提高變化不大。因此,鋁媒染時(shí)最佳溫度為90℃。
2.1.3媒染時(shí)間
由圖5、圖6可知,染色織物的K/S值、鮮艷度在媒染時(shí)間20min范圍內(nèi),隨時(shí)間延長(zhǎng)均呈增大趨勢(shì),媒染時(shí)間超過20min,延長(zhǎng)時(shí)問K/S值、鮮艷度基本不再變化。因此鋁媒染絲時(shí)最佳媒染時(shí)間為20min。
由表1可知,經(jīng)鋁離子媒染后,染色織物的各項(xiàng)色牢度基本都達(dá)到了3級(jí),較無媒染時(shí)染色織物的色牢度有所提高,這是因?yàn)榭椢锝?jīng)鋁離子媒染后,鋁離子與絲織物及染料中的可配位基形成了配位鍵的結(jié)合,從而使染色絲織物獲得了較好的牢度。
2.3能譜分析
測(cè)定經(jīng)鋁離子媒染后絲織物的能譜如圖7所示。圖7表明,絲織物中含有一部分鋁離子,這可能是鋁離子以聚積或配合的方式留在絲織物上。
2.4紅外光譜分析
2.4.1絲肽與鋁離子配合前后的紅外光譜測(cè)定絲織物的模擬物絲肽與鋁離子配合前后的紅外光譜,以分析絲纖維上配位基與鋁離子發(fā)生配合反應(yīng)的情況,如圖8所示。由圖8可知,絲肽IR譜中,在3200~2300cm-1之間有一組寬而強(qiáng)的一NH2的特征吸收峰,絲肽一鋁在此處變?yōu)槎胤?絲肽IR譜在l136.2cm-1。處為酚羥基的振動(dòng)吸收峰,絲肽一鋁在此處吸收峰消失;絲肽IR譜在916.7cm-1處有一羧基中羥基非平面變角振動(dòng)吸收峰,絲素一Al在此處的吸收峰位移至929.6cm-1處。以上說明,絲肽中的一NH2、酚羥基、羧基參與了與鋁離子的配合反應(yīng)。
2.4.2胭脂蟲酸與鍋離子配合前后的紅外光譜測(cè)定胭脂蟲酸與鋁離子配合前后的紅外光譜,以分析媒染時(shí)天然染料胭脂蟲酸與鋁離子發(fā)生配合反應(yīng)的情況如圖9所示。由圖9可知,胭脂蟲酸IR譜中,在1170~1000cm-1處有一組葡萄糖;檄h(huán)狀C~O一C的伸縮振動(dòng)吸收峰,胭脂蟲酸一鋁在此處變?yōu)閱畏?胭脂蟲酸IR譜中在1300~1200cm-1為羧基中C一0伸縮振動(dòng)吸收峰(三重峰),胭脂蟲酸一鋁在此處的吸收峰消失;胭脂蟲酸在1384.2cm-1。和1339.5cm-1處為酚羥基的變形和C一0伸縮振動(dòng)吸收峰,胭脂蟲酸一鋁在此處變?yōu)閱畏濉?/FONT>
以上說明胭脂蟲酸分子中葡萄糖;檄h(huán)狀的C—O—C,醌結(jié)構(gòu)中的羧基、酚羥基參與了與鋁離子的配合反應(yīng)。
3結(jié)論
a)HNH~蟲酸染絲織物時(shí)鋁離子前媒染的最佳工藝參數(shù)為:濃度2mmol/L,溫度90℃,時(shí)間20min。
b)經(jīng)鋁離子媒染后染色絲織物獲得了較好的色牢度。
c)能譜圖顯示經(jīng)鋁媒染后的絲織物上含有鋁離子;紅外光譜顯示絲肽中的一NH2、酚羥基、羧基,胭脂蟲酸分子中葡萄糖剩基上環(huán)狀的C—O—C、醌結(jié)構(gòu)中的羧基、酚羥基等基團(tuán)參與了與鋁離子的配合反應(yīng)。
來源 曹紅梅
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