传统的染色方法耗时、耗能、废水多,一些新的染色方法,如酶促染色法、纤维改性染色法等与传统染色方法相比,有助于提高染色效率,改善染色牢度。
(一)新媒介染色法
媒介染色法历史悠久,周代人就掌握了茜草以明矾为媒染剂可染出红色的技术。染料中加入媒染剂能使染色纤维获得不同的颜色,改善色牢度。天然染料染色常用的是金属媒染剂,包括硫酸铝钾、硫酸亚铁、硫酸铜等,其主要是通过络合作用将染料和纤维连接在一起。媒染剂单独或混合应用可以提高天然染料的上染率以及染色表观得色深度,丰富天然染料的色相。但金属媒染剂染色获得的天然染料织物的色牢度还有待进一步提高,开发新媒介染色法对于天然染料染色发展很有意义。
发展天然染料媒介染色工艺的重要途径,是通过改进传统的媒介染色工艺和开发新的媒染剂,如稀土、柠檬酸络合物、单宁酸等作为新型媒染剂。这些媒染剂能显著提高染色丝绸、棉麻等织物的天然染料上染率,改善匀染性和染色牢度。植物单宁酸是水溶性多酚类物质,广泛存在于大多数植物中,单宁酸的酚羟基能够使染料与纤维之间形成交联并固色,获得比较满意的染色深度、匀染性和染色牢度。此外,从植物中提取的叶绿素已经成功作为天然媒染剂使用,来源于富含单宁酸或能够积累金属的植物,如川梨、橡树和漆树等,与金属媒染剂相比,具有降低金属污染、环境友好的特性,在绿色产品的开发应用中具有较高的价值。
(二)酶促染色法
酶是一种新型、环境友好的生物活性织染助剂,它的种类很多。开发蛋白酶、水合酶、脂肪酶、过氧化氢酶、纤维素酶转酰胺酶、腈水合酶等生物酶在染色中应用是全新的研究方向。生物酶主要应用于天然纤维的前处理加工,如用胃蛋白酶对真丝织物进行预处理后用茜草染色,织物得色深度和各项色牢度明显高于未处理的真丝织物。使用胰岛素和α-淀粉酶对棉和羊毛预处理后染色,酶处理的同时羊毛的防缩性能和染色性能均得到改善。除了天然纤维适合酶促染色,一些合成纤维同样适合。
(1)腈纶用腈水合酶[腈纶先经2%(owf)苯甲醇预处理60min,再用5%(owf)的腈水合酶在浴比1:50、pH 7、温度40℃的条件下酶处理50h]处理后,用胭脂红染色,上染率大幅度提升。
(2)真丝用蛋白酶(蛋白酶质量分数3%,浴比1:50,pH 3,40℃处理40min后,其K/S值明显高于未处理的真丝织物)预处理后用茜草染,色各项色牢度均达4级以上。
(3)羊毛织物经蛋白酶处理后,用胭脂虫色素染色(蛋白酶浓度1%,胭脂虫红色素浓度60%,浴比1:40,pH为4,温度90℃条件下染色50min)后性能良好,织物的匀染性、色牢度较好。
(4)蛋白酶、TG酶联合改性羊毛织物后用苏木直接染色,媒染K/S值均增加明显,耐干摩擦及耐皂洗色牢度优良。
虽然天然染料酶促染色方法的研究相对较少,但从提高产品质量、减少环境污染的角度,酶促染色法是一个符合环保要求的比较有前景的工艺技术。进一步开发天然染料用工业酶以及研究酶促染色新工艺将有利于天然染料酶促染色技术早日实现产业化。
(三)超声波和微波染色法
超声波染色法是通过超声波的高压搅拌作用,颗粒解聚,改善染料匀染性,也可使纤维表面的动力边界层变薄,在纺织品湿加工过程中,可以明显提高染色速度,提高染料的上染率,降低纤维损伤,提高生产效率。如天然染料紫胶用超声波染色锦纶织物,比传统染色法上染率高出37%,减少了污水排放,降低染料的使用,并显著增强染色织物的染色深度和色牢度,是一种有前景的绿色的染色新工艺。
微波染色是利用微波加热促进染料的溶解和扩散,染色均匀性较好,能够大幅度降低能耗的染色技术。不仅适用于纤维素纤维和羊毛纤维染色,还特别适用于聚酯纤维的染色。天然染料高粱红、茶多酚、栀子黄和栀子蓝、紫胶等均可采用微波染色法染色织物。将微波技术和酶促染色法或媒介染色法相结合,将进一步发展天然纤维的应用前景,相关技术联合使用也将更加促进节能环保的发展。
(四)纤维改性染色法(www.xing528.com)
纤维通过改性(包括化学改性法,如纤维素纤维胺化改性、活化改性和氨基聚合、表面化学接枝等;物理改性法,如低温等离子处理、磁溅射等;生物改性法,如利用酶处理、液氨和铜氨溶液处理等),减少了纤维对天然染料的排斥,同时引进一些活性基团,改善了天然染料在纤维上的染色性能。
(1)蚕丝织物经交联型固色剂处理后,再由天然染料姜黄染色,耐干、湿及日晒色牢度明显提高。
(2)天然染料染色阳离子化学改性的棉织物具有较高的得色量,较好的色牢度和匀染性以及优异的紫外防护性能。例如,15g/L的阳离子改性剂与4g/L的烧碱在浴比1:20的条件下,70℃处理棉织物1h,再用2%(owf)的栀子黄染料,浴比1:20,80℃染色1h,染色K/S值明显提高;4%(owf)的非反应型阳离子改性剂BE-2,在浴比1:20,70℃处理棉纤维15min,再经胭脂虫红天然染料染色,色牢度、匀染性较好,得色量较高。
(3)壳聚糖不仅可以对纤维改性,同时能够赋予纤维生物功能性,从而提高了对纤维的吸附上染。
(4)物理改性技术在纺织行业中的推广可以带来显著的经济及环保效益。
(5)磁溅射技术可以赋予织物抗菌、电磁屏蔽、防紫外、防水透湿的功能,并有助于染料的染色。
(6)等离子处理技术作用于有机化合物,可以使纤维表面发生分解、聚合、接枝、交联、减量等化学反应,有利于纤维与染料的反应,大大改善了对染料的吸附和固着。
(五)乳化分散法
对溶解性小的染料采用乳化分散的方法,就是利用阴离子或非表面活性剂使不溶解的色素颗粒分散到染液中,形成稳定的分散体系,使织物和染料颗粒接触机会增多,染料吸附速度加快,达到较好的染色效果,降低了染色成本。染料的水溶性越小,分散法染色效果越好。如用含有巯基丙酸异辛酯5%的处理剂处理玉米纤维织物,再将相当于天然染料质量3%的分散剂加入相当于处理后的玉米纤维织物质量16%的水,加热至60℃时,再加入相当于处理后的玉米纤维织物质量2.5%的天然染料,搅拌处理5min,最后在阶段性升温的条件下利用预处理后的天然染料对处理后的玉米纤维织物进行染色,不仅缩短了染色时间,降低了染色温度,还提高了染色牢度,节省了染料。
(六)超临界流体染色技术
超临界流体染色技术具有良好的稳定性和易操作性,能轻易地对蚕丝、羊毛、棉、麻、黏胶、聚酯、聚酰胺等纤维进行染色,染色织物色泽均匀、色牢度较好。
(1)用菠菜中提取的叶绿素和改性叶绿素进行羊毛纤维超临界CO2染色与常规水浴染色对比,前者染色效果更好,染色牢度明显提高,耐干、湿摩擦色牢度均达到4级以上,耐洗、耐汗色牢度均在3级以上。
(2)叶绿素衍生物(染色条件:pH为4,染色温度为95℃,染色时间为40min)对锦纶进行超临界CO2染色,匀染性和色牢度好于普通染色工艺。超临界流体染色技术只要解决好设备投资高及潜在的危险性问题,是可以作为天然染料新的染色方法而被广泛应用的。
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