摘要：為提高植物靛藍染料的染色性能，通過正交試驗確定了超聲波對植物靛藍染料染棉織物的最佳染色工藝，探討了超聲波對植物靛藍染料染色性能的影響及其作用機制。結果表明，超聲波最佳染色工藝為：保險粉質量濃度15 g／L，燒堿質量濃度5 g／L，染色時間4 rain，染色溫度2O ，超聲波功率密度0．5 W／cm 。將超聲波技術應用于植物靛藍染料的染色工藝，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，而且可縮短染色時間，提高上染率，降低染色溫度。
超聲波空穴效應引發的對染液的攪拌、彌散和除氣等作用，可以使染料以單分子狀態均勻地分散于染液中，從而減少染料擴散過程中的能障，提高染料擴散速度和染色效率。此外，還可以增加纖維無定形區的面積，使纖維具有絲光的效果¨ 。植物靛藍染料源于自然，其主要成分是2，2'-雙吲哚靛，具有色澤鮮艷、環保和保健抗菌等優點 。但由于植物靛藍染料顆粒大，染料分子易聚集，易造成染色不勻、不透等缺陷；另外，因植物靛藍染料所用的還原劑極易發生分解，從而導致染色成本較高。本文將超聲波技術應用于植物靛藍染料對棉織物進行染色，在探討最優染色工藝的基礎上，分析了超聲波對植物靛藍染料染色性能的影響及其提高染料染色性能的作用機制。
1 試驗部分
1．1 試驗材料
純棉漂白布，經超聲波處理60 min的純棉紗線和未經超聲波處理的純棉紗線。植物靛藍染料，氫氧化鈉，元明粉，保險粉，30％的雙氧水。其中，植物靛藍染料是對黔西南布依族苗族自治州生產的土靛進一步提純所得，目的是減少其雜質含量，且便于其在染色處方中的量化。
1．2 試驗儀器與設備
28 KHz L．1200型超聲波清洗機，NoVa NanoSEM430型掃描電子顯微鏡，STA409型綜合熱分析儀，XH．KG55B型染色機，PHS一3C型酸度計，X．rate型測色配色系統，JA5003A型電子天平，恒溫水浴鍋，BZGY908A型標準光源，SW一10A型耐洗色牢度試驗機，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
植物靛藍染料對棉織物的常規染色和超聲波染色工藝如圖1所示。
當染液溫度達到工藝指定的染色溫度(如40℃)時，放入純棉漂白布，并染色指定時間(如25 min)。接著，將染液溫度降至室溫，對棉布進行氧化、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：植物靛藍染料質量濃度為1 g／L，氫氧化鈉質量濃度為10 g／L，保險粉質量濃度為20 g／L，浴比為1：100，溫度為30℃ ，染色時間為3 mino染色處方II：植物靛藍染料質量濃度為1 g／L，氫氧化鈉質量濃度為10 g／L，保險粉質量濃度為15 g／L，浴比為1：15，溫度分別為30、4O、50℃ ，染色時間為25 min。
1．4 測試方法
使用X—rate測色配色系統測試試樣的 ／|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耐洗色牢度試驗機(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為：溫度20℃ ，處理時間4 min，超聲波功率密度0．5 W／cn12。
2 結果與討論
2．1 染色工藝對KIS值的影響在染料濃度一定的情況下，影響植物靛藍染料染色效果的主要參數有染色溫度、染色時間、保險粉質量濃度、燒堿質量濃度和超聲波功率密度。為合理確定正交試驗中各因素的水平值，在染色處方I的基礎上，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：超聲波對植物靛藍染料的最佳染色溫度為30℃ 。當溫度在20～30℃ 之間時，隨溫度升高， ／s值增大，即染料的上染率不斷提高；當溫度超過30℃時，上染率迅速下降；當溫度超過4O℃ ，K／s值在較低水平下基本保持穩定。
2．1．2 染色時間
染色時間對K／s值的影響如圖3所示。
由圖3可以看出：超聲波對植物靛藍染料的最佳染色時間為3 rain。染色時間為1～3 min／t~，隨染色時間的增加，K／s值逐漸增大，即上染率逐漸升高；染色時問為3～7 rain時，隨染色時間的增加，K／s值緩慢下降。
2．1．3 保險粉質量濃度
保險粉用量對K／S值的影響如圖4所示。可以看出：植物靛藍染料染色的最佳保險粉質量濃度為15 g／L。當保險粉質量濃度在1～15 g／L之間時，隨保險粉質量濃度的增加，織物的K／s值不斷增大，即染料的上染率不斷提高；當保險粉質量濃度超過15 g／L時，隨保險粉質量濃度繼續增加，織物的K／s值開始下降，當其質量濃度超過25 g／L時基本保持平衡。
2．1．4 燒堿質量濃度
燒堿質量濃度對K／S值的影響如圖5所示。
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