天然黄色桑蚕丝颜色的稳定性研究yd20318

李洁1 马明波1 董锁拽2 周文龙1      1.浙江理工大学 材料与纺织学院,杭州 3100182.浙江出入境检验检疫局 丝检中心,杭州 310012

收稿日期:2016-06-01;

修回日期2016-10-11

基金项目:国家自然科学基金资助项目(51373156)

作者简介:李洁(1991-),女,硕士研究生,研究方向为新型纺织材料及绿色纺织品。

通信作者:周文龙,教授,wzhou@zstu.edu.cn

原载:丝绸2016

 

摘要为明了常规纺织加工及日常使用条件对天然黄色桑蚕丝纤维颜色的影响,研究了黄色桑蚕丝织物在经过热处理、酸碱浸渍、氧化剂/还原剂处理、水洗和日晒后颜色的变化。结果表明:干烘时,在105 条件下黄色桑蚕丝开始褪色。湿烘时,120 条件下黄色桑蚕丝开始褪色。相同温度下,湿烘导致的色变程度高于干。室温下,酸处理对黄色桑蚕丝色泽影响不明显,碱处理导致黄色桑蚕丝色泽加深;氧化剂和还原剂都会使黄色桑蚕丝变得暗黄;家用洗涤会使织物发生一定的褪色;黄色桑蚕丝耐日晒颜色稳定性较差,日晒5 h即可使其明显褪色。在本实验条件下,热、酸碱、氧化还原剂处理,黄色桑蚕丝颜色的变化用肉眼均不能明显分辨,但是反复水洗和日晒处理对黄色桑蚕丝颜色的影响肉眼可轻易分辨。黄色桑蚕丝耐家用洗涤尤其是耐日晒颜色稳定性较差。

关键词黄色桑蚕丝;热处理;浸渍;水洗;日晒;颜色稳定性

中图分类号TS102.33  文献标志码:A  文章编号:1001-7003(2016)11-0001-05 引用页码: 111101   DOI10.3969/j.issn.1001-7003.2016.11.001

 

天然彩色桑蚕丝是带有天然色泽的蚕丝纤维,其色素主要来源于桑叶,无毒无害。目前天然彩色桑蚕丝颜色以黄色居多,其次还有绿色、橙色、粉色和肉色等[1]。彩色蚕种喂养过程与白色品种无异,其茧丝色泽柔和艳丽,无需要染色,避免了印染对环境的污染和人体健康的潜在危害,因此具有开发利用价值。彩丝纤维主要的化学成分、结构及性能与普通白色蚕丝相似,两者最显著的差别是彩丝纤维中含有天然有机色素物质。据报道,黄色茧丝的色素成分是以叶黄素为主的6种类胡萝卜素化合物组成[2],绿色茧丝色素为黄酮类化合物[3-4]。这些天然色素使彩丝纤维具有色彩的同时,赋予了纤维较好的防紫外线性能、抗菌性能和抗氧化性能[3,5]

但是这些类胡萝卜素及黄酮类色素的结构不是很稳定[1]会给彩丝的生产加工及使用带来不便。同时彩色蚕丝的色素积累于丝胶中[2],脱胶会使颜色完全丧失。即使含有一定丝胶的彩色丝,由于丝胶易溶于水,也会导致纤维色素和颜色流失,这也会给彩丝产品的品质带来影响。

彩丝织物在常规加工和日常穿着使用中会经历不同的环境条件,如酸碱、热湿及光照等,彩丝的颜色在这些条件下的稳定性对彩丝的加工和使用十分重要,而这些方面的研究还未见报道。因此本文探讨了热处理、酸碱浸渍、氧化剂/还原剂处理及水洗和日晒后对彩丝颜色的影响。

1 

1.1  材料与仪器

材料:未经脱胶处理的天然黄色桑蚕丝织物(纬密198×188/10 cm,平方米质量78.4 g/m2,新昌达利丝绸集团);盐酸、氢氧化钠、30%过氧化氢和亚硫酸氢钠,均为分析纯(杭州米克化工仪器有限公司);蓝月亮丝毛净洗涤剂(广州蓝月亮实业有限公司);蓝色羊毛标准样卡(上海纺织工业技术监督所)

仪器:OHRUS电子分析天平(AR124CN,奥豪斯仪器上海有限公司)PHS-25数显pH(上海雷磁仪器厂)DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥箱(上海浦东荣丰科学仪器有限公司)DATACOLOR600测色配色仪(美国Datacolor公司)Q-Sun Xe-1B耐日晒色牢度仪(美国Q-LAB公司)EWS850欧式伊莱克斯全自动滚筒洗衣机(伊莱克斯公司)

1.2 

1.2.1  织物预处理

1.2.1.1  热处理

a)干热处理:将织物置于不同温度的烘箱中,恒温处理2 h后,取出备用。

b)湿热处理:将织物在去离子水中浸润1 h后,轧去水滴,测得其含水率为150%±5%。后将织物置于不同温度的烘箱中恒温处理2 h,取出备用。

1.2.1.2  酸碱处理

用氢氧化钠/盐酸配制不同pH值水溶液备用。将织物按浴比150浸润在不同pH值溶液中,室温下静置1 h,取出、洗净,于35 烘箱中干燥3 h备用。

1.2.1.3  氧化剂/还原剂处理

a)氧化剂处理:将织物按浴比150浸润在不同体积浓度的H2O2溶液中,室温下静置1 h,取出、洗净,于35 烘箱中干燥3 h备用。

b)还原剂处理:将织物按浴比150浸润在不同质量浓度的NaHSO3水溶液(pH值调至9.0)中,室温下处理1 h,取出、洗净,于35 烘箱中干燥3 h备用。

1.2.1.4  水洗处理

选择丝织物洗涤程序,洗涤剂质量浓度2.5 g/L;织物质量1 kg(质量不足用AATCC Dummy陪洗布补足);浴比111;水温30 。洗涤完成后,洗衣机自动漂洗/脱水2次,每次15 min,然后于35 烘箱中干燥3 h。以上所有程序视为1次洗涤过程。

1.2.1.5  日晒处理

将织物按GB/T 8427-2008《纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度:氙弧》标准进行日晒牢度测试。日晒条件:相对湿度60%,仓内温度40 ,黑板温度70 ,辐射量32 kJ/m2。并在处理15 h后对照蓝色羊毛标准评级。

1.2.2  颜色参数的测定

将预处理后的织物置于恒温恒湿室24 h后,用测色配色仪测织物颜色值(L*a*b*K/S),每个试样于不同位置测试5次,取平均值。测试采用D65光源,10°视角。

总色差ΔE采用下式计算:

        (1)

式中:L0*a0*b0*L1*a1*b1*分别表示处理前后的试样颜色参数,L*代表亮度,a*代表红绿光,b*代表黄蓝光。

2  结果与分析

2.1  热处理对黄色桑蚕丝颜色的影响

彩丝织物在加工及穿着使用过程中,需要经历高温烘茧、后整理、熨烫等程序,探究高温对彩丝颜色的影响具有现实意义。本文将黄色桑蚕丝织物经不同条件热处理后,测色结果如表1和表2所示。

1 干烘下黄色桑蚕丝颜色变化

温度/ΔL*Δa*Δb*K/SΔE60-0.26 0.501.893.121.9775-0.23 0.041.633.091.6590-0.22-0.031.543.071.56105 0.03-0.320.002.880.32120 0.15-0.78-1.23 2.821.46

注:处理前彩丝L*=75.34a*=8.33b*=49.59K/S=2.99

2 湿烘下黄色桑蚕丝颜色变化

温度/ ΔL* Δa*Δb*K/SΔE60-0.74 0.531.763.181.9875-0.92 0.362.183.262.3990-0.90 0.413.693.333.82105-0.77-0.092.073.182.21120 0.08-0.47-0.04 2.970.48

从表1可以看出,随着温度的升高,Δa*值和Δb*值减小,说明其红光和黄光减少;K/S值减小,色深变浅;温度越高,黄色桑蚕丝颜色变化程度越大。从表2可以看出,随着温度的升高,ΔL*值均为负,明度变暗;Δa*值减小,其红光减少;Δb*值先增大后减小,其黄光先增大后减少;K/S值先增大后减小;当处理温度到达120 后,黄色桑蚕丝出现轻微的褪色。相同温度下,湿烘导致的色变程度高于干烘,热处理后,纤维变黄原因与蚕丝蛋白中某些氨基酸在湿热作用下更易变性有关,使纤维颜色变得暗黄[6];褪色原因与高温使彩丝色素结构破坏有关[7]。在本实验条件下,肉眼对黄色桑蚕丝颜色的变化不能明显分辨,说明黄色桑蚕丝颜色的耐热稳定性较好,但黄色桑蚕丝加工及使用时,热处理温度应控制在120 以下。

2.2  不同pH值处理后黄色桑蚕丝颜色的稳定性

彩丝织物在后整理中可能需要经历不同的酸碱条件,另外,在日常家用洗涤时也会遇到碱性洗涤条件,因此本文通过不同pH值溶液处理黄色桑蚕丝织物来研究其对彩丝颜色的影响,结果如表3所示。

3显示,酸性条件下,pH 1.0时,黄色桑蚕丝明度下降,颜色向蓝绿方向变化。随着pH值增大,黄色桑蚕丝的K/S值没有明显变化;Δa*值和Δb*值都稍有增大,但不明显,说明酸处理对黄色桑蚕丝织物的色深和色光影响均较小。碱性条件下,随着pH值的增大,黄色桑蚕丝的K/S值明显增大,色泽变深;ΔL*值减小,明度变暗;Δa*值减小,偏绿光;Δb*值增大,偏黄光。说明碱处理对黄色桑蚕丝织物的表面色深和色光影响均较大,导致黄色桑蚕丝色泽明显加深。在本实验条件下,酸碱处理对黄色桑蚕丝颜色的影响用肉眼无法明显分辨,但在湿处理pH值最好控制在311

3 不同pH值下黄色桑蚕丝颜色变化

pHΔL*Δa*Δb*K/SΔE1.0-1.47-1.09-0.783.221.993.0-0.93-0.21 0.503.221.085.0-0.87 0.01 0.893.231.247.0-0.70-0.48-0.513.080.999.0-0.94-0.02-0.193.110.9611.0-0.98-0.06 0.253.191.0113.0-1.18-0.29 1.043.451.60

2.3  氧化剂、还原剂处理对黄色桑蚕丝颜色的影响

普通白色蚕丝有时需要经过漂白处理,使织物颜色变得亮白,彩色蚕丝为了保留其固有的颜色,无需经过此处理。但在日常洗涤时,洗涤剂中可能含有氧化型或还原型增白剂,因此,研究氧化/还原剂处理对彩丝织物颜色的影响同样具有现实意义。氧化剂处理后的天然黄色桑蚕丝的颜色变化规律如表4所示,还原剂处理后的天然黄色桑蚕丝的颜色变化规律如表5所示。

4 不同体积浓度H2O2下黄色桑蚕丝颜色变化

    浓度/(mL·L-1)ΔL*Δa*Δb*K/SΔE10-0.390.32.843.362.8815-0.390.342.763.362.8120-0.340.232.753.382.7825-0.710.523.613.453.7230-0.270.33.413.423.43

从表4可以看出,黄色桑蚕丝经不同体积浓度的H2O2处理后,Δb*值增大,黄光增多,K/S值和ΔE值都呈增大的趋势,即颜色变深,总色差变大。究其原因可能是蚕丝表面的酪氨酸在氧化剂条件下发生氧化,生成棕黄色的类物质,使得纤维发生黄变[8]

5 不同质量浓度NaHSO3下黄色桑蚕丝颜色变化

    浓度/(g·L-1) ΔL* Δa*Δb*K/SΔE10-0.61-0.032.873.362.9315-0.87 0.113.223.563.3420-0.87 0.123.253.573.3725-0.76 0.243.843.593.9230-0.80 0.092.643.462.76

从表5可以看出,随着NaHSO3溶液质量浓度的增大,黄色桑蚕丝的Δb*K/S值和ΔE值都呈现出增大的趋势,当NaHSO3溶液质量浓度大于25 g/L后,随着质量浓度的增大,黄色桑蚕丝的K/S值和ΔE值呈现减小的趋势,但仍为正,说明还原剂亚硫酸氢钠处理也会使彩丝纤维发生黄变。在本实验条件下,经过氧化/还原剂处理后,黄色桑蚕丝的Δb*值变化较大,纤维变黄。但由于本实验采用的彩丝为黄色丝,其原本的颜色为黄色,加上处理后导致的黄变并不十分明显,所以纤维颜色的变化用肉眼无法明显分辨。

2.4  水洗处理对黄色桑蚕丝颜色的影响

彩丝织物在日常穿着使用中,需要经过多次洗涤,因此研究家用水洗对彩丝颜色的影响具有一定的现实意义,结果如表6和图1所示。

6 水洗后黄色桑蚕丝颜色变化

 

1 不同次数水洗后黄色桑蚕丝的颜色

结合图1和表6,可以看出随着洗涤次数的增加,Δa*值减小,其红光减少;Δb*值减小,其黄光减少;K/S值减小,颜色变浅,说明水洗会对黄色桑蚕丝的颜色产生影响,造成一定程度的褪色。这是因为水洗过程中纤维间的摩擦,可使部分色素随着丝胶一起溶失;ΔL*值先减小后增大,明度先变暗后变亮,是与织物间的摩擦使纤维表面变得粗糙有关,使光的漫反射强度增大,而镜面反射强度降低,造成了明度变暗。随着洗涤次数的增多,织物颜色变浅,发生褪色。

2.5  日晒处理对黄色桑蚕丝颜色的影响

彩丝织物具有较好的防紫外线特点,适合夏天穿着。但在穿着使用过程中,经历太阳暴晒,会对彩丝的颜色产生一定影响,因此本文研究了黄色桑蚕丝织物在日晒处理下颜色的变化情况,结果如表7和图2所示。

7 日晒后黄色桑蚕丝颜色变化

 

2 不同时间日晒后黄色桑蚕丝的颜色

7显示,日晒后黄色桑蚕丝发生了褪色,随着日晒时间的增加,ΔL*值增大,亮度提高;Δa*值减小,其红光减少;Δb*值大幅度减小,其黄光明显减少;K/S值减小,颜色变浅。图2直观地显示了日晒时间对黄色桑蚕丝织物颜色的影响。可以清楚看到,日晒5 h,织物即发生了明显的褪色。经过测试,黄色桑蚕丝的日晒色牢度为1级,说明天然黄色桑蚕丝耐日晒颜色稳定性很差,会发生明显的褪色,说明天然色素光稳定性较差,在光氧化条件下结构易发生变化[9-10]

3 

1)烘条件下,105 左右黄色桑蚕丝开始出现轻微的褪色;湿烘条件下,120 左右黄色桑蚕丝开始褪色。在相同温度下,湿烘更容易导致黄色桑蚕丝纤维发生黄变,其色变程度高于干

2)酸性条件下,pH值为1.0时,黄色桑蚕丝明度变暗,颜色向蓝绿方向变化,随着pH值的增大,黄色桑蚕丝的表面色深和色光没有明显变化;碱处理对黄色桑蚕丝织物的表面色深和色光影响均较大,导致黄色桑蚕丝色泽明显加深。

3)双氧水(氧化剂)或亚硫酸氢钠(还原剂)处理后,黄色桑蚕丝均明度变暗,黄光增多,颜色变得暗黄。

4)水洗处理后,黄色桑蚕丝红光、黄光减少,颜色变浅,出现一定的褪色。

5)由于色素光稳定性较差,日晒处理后,黄色桑蚕丝红光、黄光减少明显,表面色深变浅,发生了明显的褪色。黄色桑蚕丝日晒色牢度仅为1级。

在本实验热、酸碱、氧化还原剂处理条件下,黄色桑蚕丝颜色的变化用肉眼均不能分辨,但是反复水洗和日晒处理对彩丝颜色的影响肉眼可明显分辨。

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