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天然色素甜菜红对双蛋白纤维的媒染染色

    双蛋白纤维是由大豆蛋白、牛奶酪素蛋白和聚乙烯醇共混而成，在工业生产上用废弃的动植物脚料将其中的蛋白质提取出来作为原料，运用先进的生物化学技术，合成出的纺织原料，将动植物蛋白完美结合。由于它的特殊结构使其具备了天然的抗菌性和抗虫蛀，含有胶原蛋白对皮肤也有很好的保健作用，不但具有天然纤维的优良性能，还兼具合成纤维的力学性能。由于双蛋白纤维的摩擦因数、抗弯弹性模量和悬垂系数小，所以具有羊绒般的手感，柔软、滑爽，与人体皮肤有极好的亲和性［1］。
    近年来随着人们环保意识的不断增强，合成染料在生产和应用过程中带来的污染问题越来越严重，引起了人们的关注［2 － 4］。由于合成染料对环境的污染严重，对能源和资源造成了不可逆转性的消耗，研究发现部分合成染料会引发人类的皮肤病，甚至可能导致癌症。在21 世纪绿色革命的浪潮下，人们对环境的保护和自身的健康愈加重视，天然染料又开始为人们所重视［5 － 7］。
    甜菜红色素是目前国际上使用广泛的天然色素之一，常存在于苋科、藜科、仙人掌科、紫茉莉科、商陆科等多种植物中，其中藜科最为人们熟悉的是红甜菜，可由食用红甜菜的根茎( 紫甜头) ，用水萃取获得［8 － 10］。本文试验探讨稀土作为媒染剂时，甜菜红色素对双蛋白纤维的媒染染色工艺。
    1· 试验部分
    1. 1 材料
    纤维: 1. 50 dtex 大豆蛋白/牛奶酪素蛋白/聚乙烯醇共混纤维( 15 /15 /70，简称双蛋白纤维) 散纤维，由河南濮阳天元蛋白纤维有限公司提供。染料: 甜菜红色素( 珠海靖浩生物科技有限公司) ，结构式如图1 所示:
   
    其他化学品: 氯化钠、氢氧化钠、盐酸、硫酸铜、硫酸亚铁、醋酸( 均为分析纯) 、氯化稀土( 市售) 。
    1. 2 染色方法
    染液组成: 甜菜红1. 5% ( owf) ，媒染剂1 g /L，pH 值2，30 ℃入染，以1 ℃ /min 升温至一定温度，保温一定时间。染毕，冷水洗、热水洗、冷水洗、晾干。
    1. 3 测试方法
    颜色特征值: 试样的表观色深K /S 值在Color-Eye 7000A 测色仪上测定，采用D 65光源和10°观察视角。每个试样测量4 次，取平均值。
    耐洗牢度: 按GB /T 3921—2008《色牢度试验纺织品耐洗色牢度》测试。
    摩擦牢度: 按GB /T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试。
    2· 结果与讨论
    2. 1 媒染剂种类的影响
    图2 为金属离子媒染剂对双蛋白纤维的K /S值曲线，表1 为染色织物的颜色特征值。从图2 可以看出，稀土、Fe2 +、Cu2 + 作为媒染剂染色后双蛋白纤维的K /S 值曲线发生了一定的变化，其中Fe2 + 和Cu2 + 离子媒染染色织物无最大吸收波长，稀土媒染染色织物的最大吸收波长与直接染色( 不加媒染剂) 织物一致，但K /S 值低于直接染色织物。由表1可知，媒染染色后织物的明度L 值均增加，其中以Cu2 + 媒染后织物的L 值增加最多，这说明Cu2 + 媒染染色织物的颜色深度明显变浅; 由媒染染色后织物的色相角H 可知，Fe2 + 和Cu2 + 离子媒染染色织物的色相角明显增大，只有稀土媒染染色织物依然保持甜菜红色度的鲜艳红色。综合考虑染色织物的颜色深浅、色光和色泽鲜艳度等，认为稀土作为甜菜红双蛋白纤维染色用媒染剂能赋予织物较好的色泽和颜色深度，故本文探讨稀土作为甜菜红色素染色双蛋白纤维媒染剂。
   
    2. 2 pH 值的影响
    图3 为不同pH 值条件下稀土作为媒染剂对双蛋白纤维进行媒染染色时双蛋白纤维的K /S 值。从图3 可以看出，无论是否加入稀土染色，双蛋白纤维的K /S 值随着pH 值的增加而逐渐下降。这是因为pH 值越低，染色体系的酸性越强，双蛋白纤维所带氨基正离子数量越多，故甜菜红色素越容易吸附到双蛋白纤维上。由此可知，稀土作为媒染剂时较适宜的染色pH 值为2 ～ 3。
   
    2. 3 染色温度的影响
    图4 为使用稀土作为媒染剂时温度对双蛋白纤维K /S 值的影响。从图4 可以看出，用稀土媒染剂对双蛋白纤维染色后织物的K /S 值在较低的染色温度条件下随着温度的升高而增加，当染色温度超过30 ℃后，随着染色温度的升高，染色织物的K /S值不断下降。这是因为一方面温度越高甜菜红色素对双蛋白纤维的亲和力逐渐下降，故上染到纤维上的染料量随着温度的升高而降低; 另一方面，随着染色温度的升高，甜菜红色素发生了一定程度的降解，从而导致上染量下降。因此稀土对甜菜红色素媒染染色的温度可定为30 ～ 40 ℃。
   
    2. 4 染色时间的影响
    图5 为染色时间对双蛋白纤维K /S 值的影响。从图5 可以看出，随着染色时间的延长，双蛋白纤维的K /S 值逐渐增加，当染色时间达到90 min 时，双蛋白纤维的K /S 值几乎不再增加，说明染色基本达到平衡。染色时间相对较长的原因可能与染色温度较低，纤维的膨化度较小，染料分子的动能较低有关。
    
    2. 5 氯化钠的影响
    图6 为氯化钠用量对双蛋白纤维K /S 值的影响。由图6 可知，加入氯化钠后双蛋白纤维的K /S值急剧下降，这可能与强酸性条件下氯化钠的缓染作用有关。故染色过程中不可加入氯化钠，且还要特别注意少量中性电解质都可能影响染色织物的颜色深度。
   
    2. 6 媒染剂用量的影响
    图7 为稀土质量浓度对双蛋白纤维K /S 值的影响。由图7 可知，随着稀土用量的增加，双蛋白纤维的K /S 值逐渐下降。这可能是因为稀土用量越高，过多的稀土金属离子与甜菜红色素发生过度络合，从而失去了与纤维结合的能力。故可考虑加入1 ～ 2 g /L 稀土作为媒染剂使用。
   
    2. 7 甜菜红色素用量的影响
    图8 为甜菜红色素用量对双蛋白纤维K /S 值的影响。由图8 可知，随着甜菜红用量的增加染色双蛋白纤维的K /S 值一直不断增加，说明甜菜红色素在双蛋白纤维上具有较好的提升性能。
    
    2. 8 染色牢度
    甜菜红色素1. 5% ( owf) ，pH 值2，染色温度30 ℃，染色时间90 min，稀土0 或1 g /L，对双蛋白纤维进行染色，染色织物的各项牢度指标如表2所示。
   
    由表2 可知，与直接染色相比，稀土媒染染色织物的各项牢度指标均有较大的提高。这是因为稀土作为媒染剂对织物进行媒染染色是染料－ 稀土－ 织物三者形成稳定络合物的过程，从而使染色织物的染色牢度提高［11 － 12］。
    3· 结论
    在甜菜红色素对双蛋白纤维媒染染色的探讨中得出，稀土作为媒染剂上染双蛋白纤维可较好的保持染色织物的深度和色泽，最佳染色工艺条件为: 甜菜红色素1. 5%( owf) ，稀土1 ～ 2 g /L，pH 值2，染色温度30 ℃，染色时间90 min。经稀土媒染染色后染色双蛋白纤维的牢度有较大的提高。

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