全 文 ：2015年第 3期
印染技术
随着人们对健康的关注，天然
色素凭借安全、绿色、无毒而备受
青睐。 近十几年来，国内外研究表
明，许多天然植物萃取液都具有着
色性能。 天然染料色泽高雅柔和、
自然有特色，在当今人们崇尚绿色
消费品的浪潮冲击下必将有着广
阔的前景［1］。
山竹作为一种具有发展潜力
的热带水果，目前已受到人们的重
视［2］。 山竹壳呈深紫色，性凉味涩，
被广泛用于治疗腹痛、腹泻、痢疾、
感染性创伤、化脓、慢性溃疡等疾
病的治疗， 并具有一定的抗溃疡、
抗炎、抗白血病、抗氧化、抑制肿瘤
等诸多生理活性［3］。经研究，山竹壳
中含有一类特殊结构的黄酮 ［4－5］，
如：氧杂蒽酮、单宁酸和原花青素
等一系列多酚类化合物，具有较高
的开发利用价值。但以山竹壳作为
材料提取原花青素并用其上染棉
山竹壳色素对棉针织物染色性能分析
基金项目：中华环境保护基金会“绿色未来”高校环保科研应用项目支持计划（HBJJ014）。
作者简介：李小宁（1987—），女，硕士研究生。 主要从事纺织品天然染料相关领域研究及技术开发研究的工作。
通讯作者：崔永珠（1965—），男，教授，博士。 E-mail:yjcui1108@aliyun.com。
李小宁，崔永珠，吕丽华，魏春艳
（大连工业大学 纺织与材料工程学院，辽宁 大连 116034）
摘要：介绍了山竹壳提取液以及松香粉固色液的制备方法，并以山竹壳提取液为染液用于纯棉针织
物的染色。 测试并分析了染液用量、pH值、染色温度、染色时间等因素对染色效果的影响，并设计正交试
验确定了最佳染色工艺。 对松香粉固色前后织物的色牢度进行对比，并对织物的匀染性和顶破强力进行
测试。 结果表明，山竹壳提取液上染纯棉针织物的最佳工艺为：染液用量8.5%，pH值为6，浴比1∶40，温度
85 ℃，时间70 min；松香粉固色液固色后的织物耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度均可提升1~2级；山竹壳提
取液上染纯棉针织物时，匀染性好，顶破强力基本保持不变。
关键词：山竹壳；色素；棉针织物；染色；松香粉；固色
中图分类号：TS 193.62 文献标志码：A 文章编号：1000-4033（2015）03-0047-04
AnalysisofDyeingPropertyofMangosteenShell Coloranton
CottonKnittedFabric
Li Xiaoning， Cui Yongzhu，Lv Lihua，Wei Chunyan
（School of Textile and Materials Engineering， Dalian Polytechnic University， Dalian， Liaoning 116034， China）
Abstract：The preparation of mangosteen shell extracting solution and colophony powder fixing liquid was intro-
duced， and mangosteen shell extracting solution was used for the dyeing of cotton knitted fabric．The effects of the
dosage of dyeing liquor， pH value， dyeing time and dyeing temperature on dyeing effects were tested and ana-
lyzed， and the optimal process was determined through orthogonal experiment． The color fastness of fabric before
and after fixation by colophony powder was contrasted， and the dye levelness and bursting strength of fabric was
tested． The results show that the optimal process of mangosteen shell extracting solution on cotton knitted fabric is
that the dosage of dyeing liquor is 8．5％， pH value is 6， the bath ratio is 1∶40， dyeing temperature is 85 ℃， and
dyeing time is 70 minutes； the soaping and rubbing fastness of fabric after fixation by colophony powder fixing liq-
uid can be promoted by 1～2 level； the color levelness is good and bursting strength basically remains the same
when dyed by mangosteen shell extracting solution．
Key words：Mangosteen Shell； Colorant； Cotton Knitted Fabric； Dyeing； Colophony Powder； Fixation
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印染技术
织物的研究几乎没有报道［6－7］。
棉纤维是我国纺织工业的主
要原料，它在各类纤维中占首要地
位。 棉织物具有良好的吸湿保湿
性、色泽柔和、手感柔软、不易虫蛀
并坚牢耐用等优点，是理想的服装
面料［8］。 如果采用本身具有医疗保
健作用的中药色素来加工处理，这
从卫生保健的角度来看，无疑是大
有裨益的。
因此， 本文以山竹壳为原料，
从中提取染液对纯棉织物进行了
染色，并分析了温度、pH 值、染色
时间及染料用量对试验结果的影
响，从中选择出最佳工艺条件。 同
时对染色试样的匀染性、色牢度及
顶破强力进行了测试，探讨山竹壳
色素作为有效的天然染料在纺织
工业中的应用，以提高山竹的利用
价值。
1 试验
1．1 试验材料与仪器
材料：纯棉针织物（市售）。
染化料：山竹、松香粉（均为市
售），99．7％乙醇、乙酸（天津光复科
技有限公司），中性皂粉。
仪 器 ：Konica Minolta CM －
3600d 型分光测色计，Y571W 型纺
织品摩擦色牢度仪（无锡纺织机械
厂），SW8A 型水洗牢度检测仪（无
锡纺织机械厂），YG065 型计算机
织物强力试验仪（山东莱州市电子
仪器厂），HOWELL 型恒温电热水
浴锅 （佛山市亚诺精密机械厂），
FA2004型精密电子天平（上海精密
科学仪器厂）。
1．2 染色
1．2．1 染液制备
将食用后的山竹壳晒干，取一
定量山竹壳于研钵中粉碎，装瓶备
用。 准确称取山竹壳粉末 15 g，加
入约 200 mL 水 ， 浸泡放置 24 h
后，加入适量的乙酸（调节 pH 值为
5， 用来提高色素的提取率和提取
速度）， 加入定量的 60％乙醇溶液
并密封，放在电热水浴锅里加热到
60 ℃，待 90 min 后，将液体倒出。
重复上述操作两次， 将两次液体
混合并过滤， 过滤后放在电热水
浴锅蒸发至 100 mL， 作为染液备
用。
1．2．2 松香粉固色液的制备
将精制松香粉加入三角烧瓶
中，升温使松香熔融，再逐渐加入
乙醇，松香开始溶解。 接着缓慢加
入去离子水， 在结晶析出前停止，
最终得到均相固色液。经过多次试
验确定松香粉、乙醇、水的最佳质
量比为 1∶4∶10， 采用此法配制松香
粉固色液 200 mL。
1．2．3 染色工艺
染色工艺处方及条件：
山竹壳染液 8％
pH值 6
浴比 1∶50
入染温度 40 ℃
染色温度 80 ℃
染色时间 60 min
染色后，取出水洗，皂洗，自然
晾干。 然后用松香粉浸轧固色，工
艺流程：织物试样（1 g）→浸轧松
香粉固色液（12 g/L，一浸二轧）→
预烘 （80 ℃，10 min）→焙烘 （100
℃，10 min）。
1.3 试验方法
1．3.1 单因素试验
以彩度值 b*和 ΔE 为依据，对
试验中涉及到的染液用量、pH 值、
染色时间、染色温度等影响因素依
次进行单因素试验，以此确定正交
试验中的因素水平。
1．3．2 正交试验
根据单因素试验结果， 设计
L9（34）正交试验方案。以彩度值 b*、
色差 ΔE为评价指标， 并对试验结
果进行极差分析。
1．4 测试方法
1．4．1 色度及色差
在 CIE1976 标准要求的条件
下，利用 Konica Minolta CM－3600d
型分光测色计测定染色纯棉织物
的彩度值 b* （＋b*表示偏黄；－b*表
示偏蓝）， 并以空白纯棉织物布样
作为参比试样，进行色差值 ΔE 的
测试。
1．4．2 染色均匀性
按照数理统计原理，在处理后
的织物上分别任取 10 个点测定其
ΔE，然后求出 10个点的平均值，并
计算 ΔE 对平均值的标准偏差，公
式如下。
S（ΔE）=
N
i=1
Σ（ΔEi-ΔE ）2
N-1姨
用偏差表示织物的匀染性，偏
差越小，织物的匀染性越好。
1．4．3 色牢度
耐洗色牢度参照 GB/T 3921．1—
1997 《纺织品 色牢度试验 耐洗色
牢度：试验 1》测试。
耐摩擦色牢度参照 GB/T 3920—
2008 《纺织品 色牢度试验 耐摩擦
色牢度》测试。
1．4．4 顶破强力测试
按照 GB/T 19976—2005《纺织
品 顶破强力的测定 钢球法 》在
YG065 型计算机织物强力试验仪
上测试 5块试样，取平均值。
2 结果与讨论
2．1 山竹壳提取液染色单因素
分析
2．1．1 染液用量的选择
参照 1．2．3 中染色工艺处方及
条件，在 pH值为 7的条件下，改变
染液用量进行染色，山竹壳染液在
不同染液用量下棉织物的色度指
标见表 1。
由表 1 可知， 随着染液的增
加， 上染到织物上的染料量增多，
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织物的 ΔE 和 b*值均增大，说明黄
光增加明显， 但当染液用量大于
8％以后，b*值和 ΔE 变化都不大，
说明在 8％时山竹壳染液中的色素
已经达到离子吸附饱和，为节约能
源考虑，本试验染液用量选用 8％。
2．1．2 染液 pH值的选择
参照 1．2．3 中染色工艺处方及
条件， 在不同 pH值下进行山竹壳
染液染色，结果见表 2。
由表 2数据可知， 随着染液由
酸性到碱性的变化，ΔE 都在增大，
但在 pH超过 7 以后，b*值减小，即
黄光减弱。因此，山竹壳染料在弱酸
性条件下染色， 染样的 b*值比较
大，颜色更黄更深。当 pH 值为 4～7
范围内， 呈稳定的黄色； 当 pH＞8
时，黄色变浅，原因可能是山竹壳染
液中黄色素成分未经高度提纯，当
pH发生变化时，会使其色素成分发
生变化而产生颜色的差异；当 pH＜5
时，随酸性增强，会使纤维素纤维受
到损伤。 因此，pH值宜为 6。
2．1．3 染色温度的选择
参照 1．2．3 中染色工艺处方及
条件， 在不同染色温度下进行染
色，结果见表 3。
由表 3 数据可知，随着温度的
提高， 纯棉织物的彩度值 b*及 ΔE
都在增加，在 80 ℃左右时，b*值变
化基本趋于稳定。这是因为温度的
提高，有利于纤维的溶胀，使染料
色素极易进入纤维的无定形区，使
染色反应迅速有效进行。 同时，升
高温度也提高了染液分子的热运
动，随着分子运动的加剧，反应速
率也得到提高。 当温度高于 80 ℃
后，ΔE增加比较缓慢，并且 b*值不
增反而减小，原因可能是高温会破
坏山竹壳色素中不耐热成分，使含
有黄色素的有效成分发生部分降
解而失活， 因此 b*值呈现减小趋
势。 综合考虑，最适合的染色温度
应选择为 80 ℃左右。
2．1．4 染色时间的选择
参照 1．2．3 中染色工艺处方及
条件，在不同时间下进行山竹壳染
液染色，结果见表 4。
由表 4 可知，随着染色时间的
增加，织物的 b*值及 ΔE 也随之增
加，当染色时间达到 70 min 之后，
继续延长染色时间， 虽然 ΔE一直
增加，但彩度值 b*变化非常小。 说
明随着时间的延长，染液中上染到
织物的色素在逐渐增加，但当达到
吸附－解析平衡时， 织物上的染料
量处于平衡， 如果再增加染色时
间，由于其他条件的影响有可能会
降低染色效果， 因此选取 70 min
左右为最佳反应时间。
2．1．5 染色浴比的选择
参照 1．2．3 中染色工艺处方及
条件， 在染色时间为 70 min 的条
件下，改变浴比，进行染色，棉织物
山竹壳染液染后色度指标，见表 5。
由表 5 可知，染色浴比未对染
色织物的色度指标产生明显的变
化。 浴比从 1∶20 增加到 1∶60，b*值
及 ΔE仅有较小幅度的增加。 一般
来说，提高浴比有助于染色的均匀
性，因此出于匀染和节能的角度考
虑，选择浴比为 1∶40。
2．2 山竹壳提取染色的正交试验
考虑到染液用量（A）、染色温
度（B）、pH 值（C）、染色时间（D）这
4个因素对织物染色的影响， 对山
竹壳色素直接上染纯棉织物进行
L9（34）正交试验，其中浴比为 1∶40，
试样纯棉针织物质量为 1 g， 正交
试验设计及结果见表 6。
由表 6 中试验结果和极差分
析可得，彩度值 b*和 ΔE 的最主要
影响因素为染液用量。 由表 6选取
平均数较大的水平 ，A3、B2、C3 及
D1， 组合成最佳组合 A3B2C3D1 方
案，即山竹壳染液用量为 8．5％、染
表 3 不同染色温度下纯棉织物的 b*
值及 ΔE
表 4 不同染色时间下纯棉织物的 b*
值及 ΔE
表 5 不同染色浴比下纯棉织物的 b*
值及 ΔE
染色温度/℃ b*值 ΔE
50 18.17 18.63
60 26.12 20.15
70 28.89 27.62
80 30.02 28.41
90 29.47 30.17
染色时间/min b*值 ΔE
30 20.86 18.21
50 27.54 19.37
60 28.03 20.43
70 30.65 22.69
80 30.87 23.07
90 30.71 23.51
染色浴比 b*值 ΔE
1∶20 19.16 29.78
1∶30 20.14 30.12
1∶40 20.71 30.07
1∶50 20.62 30.14
1∶60 21.03 30.17
表 2 不同 pH 值下纯棉织物的 b*值
及 ΔE
表 1 不同染液用量下纯棉织物的 b*
值及 ΔE
染液用量/% b*值 ΔE
3 18.86 15.43
4 21.56 16.72
5 25.14 18.92
7 30.15 20.69
8 32.18 21.78
9 32.21 22.01
pH 值 b*值 ΔE
4 30.67 16.41
5 32.98 19.74
6 32.75 20.12
7 30.12 22.47
8 29.17 23.42
9 28.92 23.89
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色温度为 85 ℃、 染液 pH 为 6、染
色时间 70 min，采用该工艺可获得
山竹壳提取液上染纯棉织物较大
的 b*值（32．79）及 ΔE（26．78），即此
时该工艺染色的纯棉织物得色量
大，并且色光基本稳定。
2．3 匀染性测试
根据 1.4.2 中公式计算出了采
用山竹壳染液染色的纯棉试样匀染
性测试结果 S（ΔE）的值为0．101。
根据数理统计原理，标准偏差数值
越小，说明显色后织物表面颜色的
均匀性越好。即经染色处理后的纯
棉织物 S（ΔE）小于 1，表明采用山
竹壳提取液上染的纯棉织物，染色
均匀性较好。
2．4 色牢度测试
对经山竹壳提取液染色后的
纯棉织物进行色牢度的测试，色牢
度偏低。 因此，本文采用松香粉固
色液对其进行固色处理（松香粉固
色对织物颜色有一定的影响，而本
试验中松香粉用量少，固色后色变
不明显）。 未经松香粉固色处理的
试样与经过固色处理的试样进行
对比，结果见表 7。
由表 7 可知，经松香粉处理后
的纯棉织物耐摩擦色牢度为 4～5
级， 耐皂洗色牢度为 4级、4~5级，
满足了面料服用色牢度要求。
2．5 顶破强力测试
未经染色的纯棉织物为空白
试样，经山竹壳提取液染色的作为
染色试样，顶破强力检测结果见表
8。
由表 8可知， 染色试样与空白
试样相比，其顶破强力基本无变化。
3 结论
3．1 通过单因素和正交试验分析，
确定了山竹壳染液上染纯棉针织
物的最佳工艺为：山竹壳提取液为
8．5％，温度 85 ℃，pH 值为 6，染色
时间 70 min，浴比 1∶40。 染色后的
纯棉织物表面平整， 色泽高雅柔
和，匀染性好。
3．2 采用山竹壳提取液染色的纯
棉针织物的顶破强力基本保持不
变。因其耐皂洗色牢度和耐摩擦色
牢度较低，本文采用天然树脂松香
粉固色液进行了固色处理，经固色
后的织物耐皂洗色牢度和耐摩擦
色牢度均可提升 1～2级。
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收稿日期 2014 年 9 月 18 日
表 6 染色正交试验设计及结果
编号
A B C D
b* ΔE
2 7.5 85 5.5 75 26.16 17.03
3 7.5 90 6.0 80 28.67 15.12
4 8.0 80 5.5 80 30.71 12.12
5 8.0 85 6.0 70 29.25 28.14
6 8.0 90 5.0 75 22.16 20.18
7 8.5 80 6.0 75 31.17 20.73
8 8.5 85 5.0 80 33.67 30.07
9 8.5 90 5.5 70 32.03 22.64
b*
K1 25.25 27.58 25.56 27.59
K2 27.37 29.69 29.84 26.49
K3 32.50 27.83 29.69 31.02
Rb* 7.25 2.11 4.28 4.53
ΔE
K′1 14.73 16.63 19.76 20.94
K′2 21.81 25.08 19.93 19.31
K′3 24.48 19.31 21.66 20.77
RΔE 9.75 8.45 1.90 1.63
1 7.5 80 5.0 70 20.86 12.05
染液用量/% 温度/℃ pH 值 时间/min
表 7 固色前后棉织物的色牢度
表 8 织物的顶破强力
试样 顶破强力/N 断裂功/J
断裂时
间/s
空白 521 11.00 10.0
染色 520 11.12 10.6
试样
耐皂洗色牢度/级
耐摩擦色牢
度/级
棉
褪色
沾色
干摩 湿摩
棉 丝
未固色 2~3 3~4 2~3 3 3
固色 4 4~5 4~5 4~5 4~5
50· ·