[发明专利]一种栀子色素在羊毛或羊绒纤维或织物上的竭染方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织化工领域，具体地涉及一种栀子色素在羊毛(或羊绒)纤维上的竭染方法，其也适用于毛条、纱线等织物的低温染色。

背景技术

随着人们对环保生态方面的要求越来越高，整个纺织染整行业也早已把目光聚焦到绿色环保生产工艺。欧盟和日本等制定了各种“环保标签制度”来控制染整产品的环保规格。众所周知，印染加工工艺中应用到的大量化学品是主要的污染源，尤其是广泛应用的合成染料及染整助剂。

相比合成染料，天然染料具有色泽自然鲜艳、安全性高、无毒、保健等特点。应用天然染料进行染色可以提升产品的档次，赋予纺织品更高的附加值，尤其是对于来源天然、风格突出的羊毛纤维制品更是如此。栀子染料是从栀子果中提取的天然染料，栀子是茜草科栀子属植物。栀子染料具有一定的营养价值和保健作用，还有一定的消炎抗菌作用。栀子花的色素成分主要是萜类的藏红花素和栀子黄素，所以直接染可得黄色。栀子黄又可作为原料来生产出栀子蓝，栀子红，栀子黑，栀子绿等系列的染料，可广泛应用于甜酒、饮料、点心等食品中。

目前已有部分学者对栀子染料在羊毛(或羊绒)纤维上的染色性能进行了一定的研究。栀子染料的染色性能较差一直是制约其在染整行业生产化的主要问题：①上染率很低，结构简单，和羊毛纤维的亲和力低，且受到羊毛(羊绒)特殊鳞片结构的影响，难以扩散进入纤维内部。②色牢度差。染料分子结构简单且缺乏和羊毛纤维发生共价键或氢键结合的基团，染色时大量染料仅仅依靠微弱的分子间力大量附着于羊毛(羊绒)纤维的鳞片层表面，水洗或摩擦过程中很容易掉落。

国内外很多研究发现利用媒染剂进行媒染，媒染剂以金属离子为中心，与织物和染料分子中的配位基团形成配位，增加了染料分子对织物的上染率和固着率，这种方法在一定程度上的提高了天然染料的染色性能；但是很多的金属媒染剂含有重金属离子，这些金属离子在纺织品上的残留和污水中的排放会给环境和人体健康带来极大的危害，这无疑有悖于生态环保的理念。 

因此，对现有天然染料的生态应用工艺进行改进，提高其上染率和染色牢度，降低或避免染色中禁用助剂的应用以保持天然染料的生态环保性，从而扩展天然染料的应用，已成为生产中亟待解决的问题。

羊毛(羊绒)的主要特征是具有鳞片层结构，它能够赋予羊毛独有的手感和物理性能，但同时它也是羊毛染色时主要障碍。鳞片层又分为三层：鳞片表层，又称表皮细胞薄膜层，位于羊毛(羊绒)纤维鳞片层的最外侧，它能够赋予羊毛(羊绒)纤维良好的物理和化学性能，这与它独有的化学结构有关，鳞片表层的类脂整齐排列赋予它良好的拒水性能，类脂层下面是蛋白质层，其中除了二硫键外还有酰胺键交联，能够使它具有较强的耐化学性能；鳞片外层，其位于鳞片表层之下，是一层较厚的蛋白质，主要由角质化蛋白质构成，其中胱氨酸以大量二硫键形式存在，致使它微结构十分紧密，且结构坚硬，能够起到保护羊毛的作用，经得起一般氧化剂、还原剂等的作用，以致在染色过程中成为阻碍染料和助剂进入的主要因素；鳞片内层，其位于鳞片层的最内层，是一层非角朊蛋白质，由于胱氨酸剩基的含量比较低下，极性氨基酸含量丰富，可被蛋白酶溶解。羊毛(羊绒)鳞片表层具有很大的拒水性，可能会降低染料对纤维的渗透能力，但是可以利用机械方法和化学方法破坏它的结构，例如：氯化作用等化学作用和低温等离子体刻蚀等方法，只要破坏掉表层的那层细胞薄膜，染料上染羊毛(羊绒)会变得更加容易；同时整个鳞片层被消除后的羊毛(羊绒)，也能极大程度的提高染色效果。

总而言之，羊毛(羊绒)纤维天然染料上染率低和色牢度低的问题主要是来于纤维的鳞片层结构细胞。鳞片层阻碍染料的上染有三个方面的原因：第一方面是羊毛鳞片表层含有拒水性较高的类脂层，染液难以润湿渗透纤维，很难形成渗透所需要的内外浓度差。第二方面是在染色的扩散阶段中，由于羊毛鳞片外层中的胱氨酸含有大量的二硫键交联，极大地阻碍了染料扩散渗透进羊毛纤维的内部。故长久以来羊毛(羊绒)纤维的常规染色需要在沸腾条件下进行，这是由于羊毛(羊绒)由于具有鳞片层的存在阻碍染料的扩散，需要在沸腾条件下使羊毛(羊绒)鳞片层得以软化，便于染料的扩散。但是高温势必会使羊毛(羊绒)纤维造成损伤，弹性、强力、手感、制成率等都会下降，而且在高温下栀子色素的色光和化学结构的稳定性也会受到挑战。第三方面是对于结构简单、分子量较低、缺乏与羊毛(羊绒)结合的活性基团，当染料扩散进入纤维内部后难以在纤维内部通过多种作用力在纤维内部附着，从而导致其染色牢度很差的问题，严重制约了栀子色素在羊毛(羊绒)纤维制品上的应用。

发明内容