全 文 ：第 46卷第 1期
2009年　2月
染料与染色
DYESTUFFS　AND　COLORATION
Vol.46　No.1
February　2009
研 究论文
牡丹花天然植物染料对羊毛织物染色性能的研究
胡少刚　周奥佳　阎克路
(东华大学化学化工与生物工程学院 ,上海　201620)
摘要:将黄色牡丹花天然植物染料用于羊毛织物的染色 , 探讨了媒染剂和染色方法对羊毛织物染色效果的影响 , 通
过单因素试验和正交试验筛选出以明矾为媒染剂时牡丹花黄色染料对羊毛织物的最佳染色工艺条件 , 得到了色泽
鲜艳的黄色羊毛织物。
关键词:天然染料;牡丹花;染色;羊毛织物
中图分类号:TQ611　　　文献标识码:A　　　文章编号:1672-1179(2009)01-026-5
　　牡丹贵为花中之王 ,花色分为红 、黄 、白 、粉紫 、墨 、
绿 、蓝等[ 1] ,素有 “国色天香 ”之美誉。牡丹花主要用
于观赏 ,目前对牡丹花色素的研究较少 ,其应用主要集
中在保健品和食品添加剂等方面[ 2 ～ 4] ,将其作为染料
应用的研究则基本处于空白状态。本文以黄色牡丹花
瓣中提取的色素为染料用于羊毛织物的染色 ,分析比
较了媒染剂和染色方法对染色效果的影响 ,并通过单
因素试验和正交试验得到最佳染色工艺条件。
1 实验部分
1.1 实验材料 、试剂与仪器
材料:100%羊毛织物 ,牡丹花黄色染料(洛阳梓
生科技开发有限公司提供);
试剂:醋酸 、纯碱 、SnCl2 、明矾 、柠檬酸 、FeSO4 、甲
醇(以上均为分析纯);
仪器:UV-3310型紫外分光光度仪 、RY-25012常
温型染样机 、Datacolor型计算机测色配色系统 、PHSJ-
4A型 pH计 、ATLASCM-5摩擦牢度仪 、ROACHES
WASHWHEEL皂洗牢度机 、YG631汗渍牢度测试仪 、
XENOTEST150S+日晒牢度测试仪 。
1.2 实验方法
1.2.1 牡丹花黄色染液紫外 -可见吸收光谱测定
(1)以甲醇为溶剂 ,配制一定浓度的牡丹花黄色染
液 ,测定 200 ～ 600nm范围的吸光度 ,绘制 λ-abs曲线;
(2)以水为溶剂 ,配置一定浓度的牡丹花黄色染
液 ,分别用 0.1MHAc与 0.1MNa2CO3溶液调节染液
pH值为 3.0、4.8、7.0、8.9和 11.0,测定 200 ～ 600nm
范围的吸光度 ,绘制 λ-abs曲线 。
1.2.2 牡丹花黄色染料的染色方法
本实验采用直接染色法和媒染染色法(预媒染 、
同浴媒染和后媒染)对羊毛织物进行染色 ,预媒染 、
同浴媒染和后媒染染色工艺分别如图 1、图 2和图 3
所示(M-媒染剂 , W-羊毛织物 , D-染料)。
1.2.3 染色织物的色牢度测试
分别根据 GB/T3921.3-1997、GB/T3920-1997、
GB/T3922-1995、GB/T5713-1997和 GB/T8426-1998
测试染色织物的耐洗色牢度 、耐摩擦色牢度 、耐汗渍色
牢度 、耐水色牢度和耐日晒牢度(晒 20小时)。
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染料与染色 Vol.46　No.1 胡少刚 ,等　牡丹花天然植物染料对羊毛织物染色性能的研究 2009年 2月
2 结果与讨论
2.1 牡丹花黄色染料对 pH值的稳定性
按 1.2.1所述方法测得染料水溶液在不同 pH
值条件下的 λ-abs曲线(图 4)。
在酸性条件(pH=3 ～ 7)下 ,牡丹花黄色染液的
λ-abs曲线随 pH值的升高没有发生明显变化 ,均在
257nm和 358nm两处出现吸收峰 ,溶液呈浅黄色;在
碱性条件(pH>7)下 ,吸收峰发生明显红移 ,且相对
应的吸光度值亦有明显变化 ,溶液的颜色也由浅黄
色变为蓝色。由此可以说明 ,牡丹花黄色染液在酸
性条件下较稳定 ,在碱性条件下不稳定 ,其颜色随 pH
值的不同有较大变化 。
牡丹花瓣中所含色素为类黄酮结构化合物 ,包
括黄酮和花青素两大类 [ 5] 。其中黄色品种所含色素
属黄酮结构 ,为了进一步验证色素的结构 ,测试了甲
醇溶液中染料的 λ-abs曲线(图 5)。由于黄酮类化
合物分子中存在桂皮酰基 (Cinnamoyl)和苯甲酰基
(Benzoyl)组成的交叉共轭体系 ,其甲醇溶液的紫外
吸收光谱由两个主要吸收带组成 ,分别出现在 300 ～
400nm之间和 240 ～ 280nm之间[ 5] 。由图 5可见 ,以
甲醇为溶剂时 ,本研究中所用牡丹花黄色染料分别
在 358nm和 257nm处出现两个吸收峰 ,与黄酮类化
合物的特征吸收相吻合。
2.2 媒染剂对染色效果的影响
分别选取空白(不加媒染剂)、SnCl2 、明矾 、FeSO4
和柠檬酸作为媒染剂 ,按图 1所示工艺条件对羊毛织
物进行染色。其中媒染剂用量 5%(o.w.f.),染料用
量 2%(o.w.f.)。染色后织物颜色如表 1所示 ,染色
织物颜色特征值(K/S、L＊、a＊、b＊)见表 2。
　　表 1　媒染剂对羊毛织物颜色的影响
媒染剂 SnCl2 明矾 FeSO4 柠檬酸 空白(无媒染剂)
颜色 黄色 黄色 黑色 浅灰色 米白色
　　对于同一种天然染料 ,使用不同的媒染剂 ,可以
染得不同颜色的羊毛织物 ,其中以 SnCl2和明矾为媒
染剂可染得具有一定鲜艳度的黄色羊毛织物 。
　　表 2　媒染剂对羊毛织物染色效果的影响
媒染剂(5%)
(o.w.f.) L
＊值 a＊值 b＊值 K/S值
SnCl2 75.19 10.90 78.69 12.58
明矾 78.70 0.02 59.54 11.87
FeSO4 33.13 2.85 15.89 16.34
柠檬酸 79.01 -0.30 20.49 8.65
无 76.08 1.23 27.62 5.29
　　媒染剂的不同不仅影响染色产品的色相 ,而且影
响染色产品的色光。本研究分别采用 K/S、L＊ 、a＊ 、b＊
值来表示染色效果。L＊为明度指数 , L＊值越大明度值
越高;a＊值是重要的显红因子 ,数值越大说明织物所带
红光越多;b＊为正数且数值越大说明织物所带黄光越
多[ 6] 。分析表 2的结果可知 ,选取 SnCl2和明矾为媒
染剂对羊毛织物染色时 ,织物的 L＊值和 b＊值均较大 ,
可染得具有一定亮度的黄色羊毛织物;但前者红光较
重(a＊SnCl2 >a＊明矾)。从染色后织物的 K/S值来看 ,媒染
剂的使用可以提升天然染料的上染性。
虽然以 SnCl2和明矾为媒染剂均能染得比较鲜
艳的黄色羊毛织物 ,但由于 SnCl2的水溶性较差 ,且
经 SnCl2预媒染处理后织物染色时上染速率过快 ,容
易导致染色不匀 ,再加上染色织物红光较重 ,故选择
明矾为媒染剂 。
2.3 染色方法对染色效果的影响
以明矾为媒染剂 ,分别采用预媒染 、同浴媒染和
后媒染方法对羊毛织物进行染色 。其中媒染剂用量
5%(o.w.f.),染料用量 2%(o.w.f.),染色后测试染
料的上染百分率与染色织物的颜色特征值 (K/S
值),其结果分别如图 6和图 7所示 。
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Vol.46　No.1 染料与染色　DYESTUFFS AND COLORATION 第 46卷第 1期
　　采用不同媒染方法对羊毛织物进行染色时 ,无
论是染料上染百分率还是织物的染色深度 ,均为预
媒染 >后媒染 >同浴媒染 。故以明矾为媒染剂时 ,
采用预媒染方法对羊毛织物进行染色 。
2.4 单因素试验
为了优化染色工艺条件 ,分别选取媒染剂用量 、
染料用量 、染色温度和染色时间进行单因素试验。
2.4.1 媒染剂用量对染色效果的影响
以明矾为媒染剂 ,按图 1所示工艺对羊毛织物进
行染色 ,改变媒染剂的用量 ,测试染色后织物的 K/S
值 ,结果见图 8。
图 8　媒染剂用量对染色织物 K/S值的影响
由图 8可知 ,随明矾用量的增大 ,羊毛织物的表
观得色量 K/S值亦呈现增大趋势;当明矾用量为 7%
(o.w.f.)时 ,染色织物的 K/S值达到最大值;进一步
增加明矾的用量 ,染色织物的 K/S值反而略有下降 。
预媒染时 ,随着媒染剂用量的增加 ,与羊毛织物
结合的媒染剂的量也增加 ,上染到织物上的染料量
亦随之增加 ,故织物的 K/S值变大;继续增加媒染剂
的用量 ,与羊毛纤维结合的媒染剂逐渐达到饱和 ,吸
附与解析接近动态平衡 ,上染到织物上的染料量亦
趋饱和状态 ,故染色织物 K/S值的变化趋于平缓 。
2.4.2 染料用量对染色效果的影响
以明矾为媒染剂 ,按图 1所示工艺对羊毛织物进
行染色 ,染料用量对染色织物的 K/S值及染料上染
百分率的影响分别如图 9、图 10所示。
随着染料用量的增加 ,染色织物的 K/S值呈现
增大的趋势(图 9);染料上染百分率的变化不明显 ,
但当染料用量超过 4%(o.w.f.)后 ,上染率明显下降
(图 10),这是由于牡丹花黄色染料的水溶性较差所
造成的。当浓度超过 4%(o.w.f.)时染料容易产生
聚集甚至析出 ,从而影响上染百分率。
2.4.3 染色时间对染色效果的影响
以明矾为媒染剂 ,按图 1所示工艺对羊毛织物进
行染色 ,测试经不同染色时间染色后织物的 K/S值
(图 11)。
图 11　染色时间对染色织物 K/S值的影响
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染料与染色 Vol.46　No.1 胡少刚 ,等　牡丹花天然植物染料对羊毛织物染色性能的研究 2009年 2月
媒染剂用量 7%(o.w.f.), 染料用量 4%(o.w.f.)
由图 11可知 ,随着染色时间的延长 ,羊毛织物染
色深度的变化呈现先增加后缓慢减小的趋势 ,这是
因为在染色开始阶段随着染色时间的增加染料的上
染量逐渐增加 ,染色织物的 K/S值变大 ,继续延长染
色时间 ,纤维对染料的吸附接近平衡状态(染色时间
约 45分钟),纤维上的染料量已不再随时间的增加
而明显变化 ,故染色时间以 45分钟为宜。
2.4.4 染色温度对染色效果的影响
以明矾为媒染剂 ,按图 1所示工艺对羊毛织物进
行染色 ,不同染色温度条件下染色后织物的 K/S值
如图 12所示 。
图 2　染色温度对染色织物 K/S值的影响
媒染剂用量 7%(o.w.f.), 染料用量 4%, (o.w.f.)
由图 12可知 ,随着染色温度的升高 ,羊毛织物的
K/S值呈现变大的趋势 ,当染色温度达到 90℃以上
后 ,变化趋缓 。考虑到染料的溶解性以及染色牢度
问题 ,本研究中将染色温度定为 100℃。
2.5 正交试验
为了进一步分析影响染色效果的多个因素(媒
染剂用量 、染料用量 、染色温度及染色时间)之间的
关系 ,进行了正交试验 ,正交试验的安排及其结果分
别见表 3和表 4。
表 3　影响牡丹花黄色染料在羊毛织物上染色效果的
因素与水平
明矾用量 A
(%)o.w.f.
染料用量 B
(%)o.w.f.
染色温度 C
(℃)
染色时间 D
(min)
1 4 2 90 30
2 7 4 95 45
3 10 6 100 60
　　由极差 R可知 ,对染色织物表面色深 K/S值的
影响顺序为 B>A>D>C,即染料用量 >媒染剂
用量 >染色时间 >染色温度。各因素较优位级组
　　表 4　牡丹花黄色染料对羊毛织物的染色—正交试验
序号 因素A B C D K/S值
1 4% 2% 90 30 8.08
2 4% 4% 95 45 11.52
3 4% 6% 100 60 12.89
4 7% 2% 95 60 9.95
5 7% 4% 100 30 12.18
6 7% 6% 90 45 14.03
7 10% 2% 100 45 10.28
8 10% 4% 90 60 12.91
9 10% 6% 95 30 14.00
K1 10.83 9.44 11.67 11.42 K/S值
K2 12.05 12.20 11.82 11.94 为
K3 12.40 13.64 11.78 11.92 420nm
R 1.22 4.20 0.04 0.52 处
合为:A3B3C2D2,媒染剂用量(A)为 10%时织物颜
色最深 ,为 7%时织物颜色稍浅(K/S值接近媒染剂
用量为 10%所得织物),结合单因素试验(媒染剂用
量)中媒染剂用量 7%时得到织物 K/S值最大 ,同时
考虑到明矾用量过大很容易产生自身结晶而影响染
色效果 ,所以选取媒染剂(明矾)用量为(A)7%(o.
w.f.);染料用量(B)越大 ,所得羊毛织物颜色越深 ,
但由于染料用量增大的同时染料上染率下降 ,所以
选择染料用量为 4%(o.w.f.);染色温度(C)在 90 ～
100℃之间变化时羊毛织物颜色深度变化很小 ,但考
虑到染料的溶解性 ,所以选择染色温度为 100℃;染
色时间(D)对织物颜色深度影响不大 ,染色时间为
45分钟时所得织物颜色最深 ,与单因素试验(染色时
间)结果一致。
综上得到牡丹花黄色染料对经过预媒染(媒染
温度 60℃,媒染时间 45分钟)处理的羊毛织物染色
最佳工艺条件:明矾 7%(o.w.f.),染料用量 4%(o.
w.f.),染色温度 100℃,染色时间 45分钟(染浴 pH
=4,浴比 1∶20)。
2.6 染色牢度
天然染料染色织物的色牢度普遍较差 ,以明矾
为媒染剂经牡丹花黄色染料染色后羊毛织物的色牢
度见表 5。
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Vol.46　No.1 染料与染色　DYESTUFFS AND COLORATION 第 46卷第 1期
　　表 5　经牡丹花黄色染料染色后羊毛织物的染色牢度(明矾为媒染剂)
染色方法
摩擦牢度(级) 耐洗色牢度(级) 耐水色牢度(级) 耐汗渍色牢度(级)
干 湿
沾色
棉 毛
变色
沾色
棉 毛
变色
酸 碱
沾色
棉 毛
变色
沾色
棉 毛
变色
日晒牢度
预媒染　 3 3 5 5 3 4 5 4-5 4-5 4-5 3-4 4-5 4-5 4-5 2-3
同浴媒染 2 1-2 4-5 5 2-3 3-4 4-5 4 4 4-5 4 4 4 5 2
后媒染　 3-4 3-4 5 5 3 3 5 4-5 4 4-5 3 4-5 4-5 4 2-3
　　由表 5可知 ,采用预媒染和后媒染方法所得染色
织物的耐摩擦 、耐汗渍 、耐水和耐洗色牢度较好 ,均
可达到 3级以上;相比之下 ,同浴媒染所得织物的色
牢度较差 ,尤其是耐摩擦牢度(湿)仅 1 ～ 2级 。无论
使用何种媒染方法 ,所得羊毛织物的日晒牢度均较
差 ,仅为 2 ～ 3级。有关色牢度的改善方法有待今后
做进一步的探讨 。
3 结论
(1)牡丹花黄色染料在酸性条件下较稳定 ,碱性
条件下不稳定 ,其颜色随 pH值不同有较大变化。
(2)牡丹花黄色染料采用明矾和 SnCl2为媒染剂
均能染得鲜艳的黄色 ,但用 SnCl2作媒染剂时染色织
物红光较重 。
(3)牡丹花黄色染料染色后羊毛织物的耐水洗 、
耐摩擦 、耐汗渍和耐水色牢度均能达到 GB3级以
上 ,唯日晒牢度较差 ,仅 2 ～ 3级 。
(4)以明矾为媒染剂牡丹花黄色染料的最佳染
色工艺条件为:明矾用量 7%(o.w.f.),染料用量 4%
(o.w.f.),染色温度 100℃,染色时间 45分钟(预媒
染温度 60℃,媒染时间 30分钟 ,染浴 pH=4,浴比
1∶20)。
参 考 文 献
[ 1]喻衡.牡丹花 [ M] .上海:上海科学技术出版社 , 1989:50
[ 2]刘耀玺 ,李志希.牡丹花色素提取与性质研究 [ J] .林业实用技术 ,
2006, (5):42-44
[ 3]朱文学 ,吴龙奇 ,易军鹏 ,白喜婷 ,肖海芳.牡丹花红色素理化性质
研究 [ J] .农业工程学报 , 2006, (6):224 ～ 228
[ 4] HiroyukiOhta, Jian-WeiNi.Peonyanditsmajorconstituent, paeoniflor-
in, improvedradialmazeperformanceimpairedbyscopolamineinrats.
PharmacologyBiochemistryandBehavior[J].1993, 45(3):719-723
[ 5]哈本编.戴伦凯译.黄酮类化合物[ M] .北京:科学出版社 , 1983:51
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[ 6]董振礼 ,郑海宝.测色及电子计算机配色 [ M].北京:中国纺织出
版社 , 1996:67-69
ResearchontheDyeingBehaviorofPeonyPlantDyeonWoolFabric
HuShao-gangZhouAo-jiaYanKe-lu
(ColegeofChemistry, ChemicalEngineeringandBiotechnology, DonghuaUniversity, Shanghai201620, China)
Abstract:Inthispaper, thedyeingbehaviorofnaturaldyes, extractedfromyelowpeonyflower, onwoolfabricwasdiscussed.Theeffects
ofmordantsanddyeingmethodswereinvestigatedandthedyeingconditionswereoptimizedbysinglefactorandorthogonalexperiments.
Brightyelowwoolfabricswereobtainedwhenalumwasusedasmordant.
Keywords:naturaldye;peonyflower;dyeing;woolfabric
(收稿日期 2008年 9月)
(上接第 56页)
AStudyontheMeasurementoftheBrighteningEffect
ofFluorescentBrighteneronPaper
YANGGui-fang
(ShenyangResearchInstituteofChemicalIndustry, Shenyang110021, China)
Abstract:Paperwasdyedwithfluorescentbrightenersbydipdyeingandpaddyeing, theefectsofdyeingconditionsonthebrightening
effectweredisscused.
Keywords:fluorescentbrightener;paperdyeing;measurement;dipdyeing;paddyeing
(收稿日期 2008年 11月)
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