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天然彩色棉機織物果膠酶處理的色變規(guī)律李茂松　周文龍　唐志榮(浙江理工大學(xué)材料與紡織學(xué)院,杭州,310033)摘要:用果膠酶對天然彩色棉機織物(棕、綠)進(jìn)行處理,分析不同條件下的色變規(guī)律。實觀發(fā)現(xiàn):果膠酶處理后棕色棉的黃紅色調(diào)在蒙塞爾色系向逆時針變化,而綠色棉的黃綠色調(diào)向順時針變化;彩色棉的明度隨處理時間的增加而下降,色澤加深;飽和度隨處理時間的增加棕色棉上升,而綠色棉下降;酶用量引起的明度和飽和度變化幅度相對較小;色差ΔＥ隨時間、酶用量增加而增大;滲透劑濃度和實驗室條件下的攪拌程度對顏色無明顯影響。關(guān)鍵詞:彩色棉　機織物　果膠酶　色變中圖分類號:ＴＳ1925 　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Ａ 　文章編號:02539721(2004)05006103 天然彩色棉織物在遇酸、堿、氧化劑、還原劑、滲透劑、洗滌劑、皂煮、柔軟、免燙抗皺、高溫等處理時存在著變色問題。如何解決或利用產(chǎn)品的色變性能,對彩色棉產(chǎn)品的開發(fā)有重要現(xiàn)實意義。已有研究表明,對彩色棉進(jìn)行生物酶處理也是代替?zhèn)鹘y(tǒng)堿處理的一種很好的綠色整理方法。本文就果膠酶處理彩色棉的色變規(guī)律進(jìn)行了研究,現(xiàn)報道如下。1　實驗材料與方法1.1　原材料堿性果膠酶(ＢｉｏＰｒｅｐＬ,3000ＡＰＳＵｇ)由諾維信公司提供;滲透劑由杭州市余杭艾迪精細(xì)化工研究所提供。本實驗采用的試樣組織為21右斜紋機織物,其結(jié)構(gòu)參數(shù)列于表1。1.2　織物的處理條件使用恒溫水浴鍋,控制處理液ｐＨ值為80～90、溫度為55℃、浴比為1∶20,改變酶濃度、處理時間、攪拌程度和是否添加滲透劑等處理條件,織物處理后用90℃水洗5～10ｍｉｎ,然后冷水洗5～10ｍｉｎ,晾干待用。1.3　色差測定采用ＳＭ4型色差儀進(jìn)行織物的色澤測定,采用蒙塞爾色系(Ｈ代表色調(diào),Ｖ代表明度,Ｃ代表飽和度,ΔＥ代表色差),每塊試樣取5個數(shù)的平均值。2　結(jié)果與討論2.1　處理時間

和酶用量對彩色棉織物顏色的影響在ｐＨ值為80～90,溫度為55℃,浴比為1∶20,酶用量為005ｇＬ的條件下,采用不同時間進(jìn)行果膠酶處理,對彩色棉試樣的顏色影響如圖1所示。再在ｐＨ值為80～90,溫度為55℃,浴比為1∶20,酶用量分別為001ｇＬ,025ｇＬ,05ｇＬ條件下處理1ｈ,然后將試樣水洗晾干,其結(jié)果如圖2所示。從圖1和圖2可知,隨處理時間或果膠酶用量的增加,棕色棉的色調(diào)(Ｈ)下降,由黃紅色調(diào)向紅色調(diào)轉(zhuǎn)化,而綠色棉的色調(diào)(Ｈ)上升,由綠黃色調(diào)向綠色調(diào)轉(zhuǎn)化;但酶用量的變化對色調(diào)影響較小。而隨時間的增加兩種棉的明度(Ｖ)均下降,這說明棕色、綠色的色澤都加深了;飽和度(Ｃ)隨時間的增加棕色棉上升,綠色棉下降,但酶用量引起的明度和飽和度變化幅度相對較小;色差(ΔＥ)隨時間和酶用量的增加均產(chǎn)生不同程度的增大。2.2　滲透劑濃度和攪拌程度變化對彩色棉織物顏色的影響在ｐＨ值為80～90、溫度為55℃、浴比為1∶20、酶用量005ｇＬ條件下處理1ｈ,滲透劑用量分別為0、5、25、100ｇＬ,實驗結(jié)果如表2所示。在ｐＨ值為80～90,溫度為55℃,浴比為1∶20,時間為1ｈ,酶用量為005ｇＬ條件下,在恒溫水浴鍋中改變攪拌程度(輕攪:調(diào)ｐＨ值時攪動,中度攪:20圈20ｍｉｎ,劇烈攪:20圈5ｍｉｎ),觀察顏色變化,實驗結(jié)果如表3所示。 從表2和3可知,滲透劑濃度變化和攪拌程度的變化對色調(diào)、明度、飽和度及色差影響都很小,并且無變化規(guī)律可循。2.3　討　論天然彩色棉纖維顏色不夠鮮艷,其主要原因是在纖維的外部有一層蠟質(zhì)和木質(zhì)素保護(hù)層,使色素所具有的鮮艷度降低,纖維外觀呈現(xiàn)出暗淡及柔和色調(diào)。但是,成熟的纖維經(jīng)水洗和堿洗后纖維色彩的鮮艷度就會增加[3]。果膠酶對彩棉纖維(織物)的處理主要針對表皮層和初生層。棉纖維的果膠主要集中在表皮層和初生層,果膠和蠟質(zhì)是相互附生的,果膠具有將蠟質(zhì)粘附在纖維

上的功能,去除果膠可使纖維上的蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)松動。一般在果膠酶處理后,通過溫度為75～90℃,ｐＨ值為8～95的溫和洗滌外理,就可以去除蠟質(zhì),獲得所需的親水性,同時使彩色棉進(jìn)一步顯色。加入滲透劑,有助于協(xié)同果膠酶去除蠟質(zhì),但滲透劑用量的增大對彩色棉織物顏色影響不大。攪拌程度的增大,有助于果膠等物質(zhì)的去除,但在實驗室條件下與工業(yè)上的攪拌不同,由于實驗時的攪拌程度彼此相差不大,故對顏色影響甚微。本文對綠棉和白棉作了紅外光譜對比分析,其光譜圖如圖3所示。在圖3(ａ)的白棉紅外光譜圖中,3349ｃｍ-1處為羥基峰,2900ｃｍ-1處為亞甲基峰,1640ｃｍ-1處為共軛碳基、酯基峰,1431ｃｍ-1處為Ｃ—Ｈ振動部分。綠色彩棉化學(xué)結(jié)構(gòu)與普通白棉基本相似,但在綠色棉光譜圖3(ｂ)中可看到一個新的峰出現(xiàn)在高頻區(qū)的2850ｃｍ-1處,同時1500ｃｍ-1處有吸收峰出現(xiàn),這表明綠色棉色素中有—ＣＨ或—ＣＨ3存在,極可能是綠色棉發(fā)色基團(tuán)的存在處。印度的Ｍ.Ｓ.Ｐａｒｍａｒ等的研究還發(fā)現(xiàn)在棕色棉紅外光譜圖中有一個2810ｃｍ-1新的特性峰,并推測是棕色棉的發(fā)色基團(tuán)所在。 因彩色棉纖維的色素中存在芳環(huán)及雙鍵,具有共軛碳基、羧基和酚羥基等吸電子基團(tuán),還存在羥基、甲氧基等供電子基團(tuán)。當(dāng)遇到—ＯＨ、—ＮＨ2等供電子基和—ＣＮ、—ＣＯＯＨ等吸電子基時和鹵素等極性基團(tuán)時,都能使電子云密度發(fā)生變化。根據(jù)現(xiàn)代發(fā)色理論,物質(zhì)遇到吸電子基團(tuán)時,共軛鍵電子云密度降低,色光變淺;遇到供電子基團(tuán)時,共軛鍵電子云密度增大,色光變深。酸性基團(tuán)一般為吸電子基團(tuán),彩棉色素在酸性條件下色光變淺;堿性基團(tuán)一般為供電子基團(tuán),所以彩棉色素在堿性果膠酶處理條件下,色光變深。由于供、吸電子的能力不同,各種不同性質(zhì)的酸堿引起色變的程度不同。一般情況下,吸電子性越強的