| 分散染料在聚酯纤维上应用很广泛，文献报道也 很多，但最近研究发现，合成染料对人体皮肤有刺激 作用甚至导致皮肤病及诱发癌等，而天然染料以其独 特的无毒、无害、对皮肤无过敏性和致癌性、较好的 生物降解性，又开始被世人所重视．大黄素是传统中 草药大黄的有效成分，具有较强的抗菌消炎作用，进行 织物染色时，可能对穿着者有一些治疗保健作用．在消 费者普遍追求绿色天然保健的今天，研究天然染料用 于合成纤维的染色具有重要意义．本文采用大黄素对 PLA、P1Tr、PET 3种纤维进行染色热力学试验，旨在探 讨大黄素对这3种纤维的染色机理．
1 实验
1．1 材料及仪器
纤维：83．3 dtex／36 f PLA、83-3 dtex／36 f I 、75．5 dtex／24 f PET；染料：98％天然大黄素1：药品：碳酸钠、氢氧化钠、丙酮、醋酸、DMF(均为 分析纯)，精练剂(实验室自制)，平平加0(市售)．
仪器：DHG一9070A型恒温鼓风干燥箱(上海精宏 实验设备有限公司)，HH一6数显恒温水浴锅(国华电器 有限公司)，气流烘干器(巩义市领科仪器厂)，MP200A 型电子天平f上海第二天平仪器厂)，PHS一2C型精密酸度计(上海雷磁仪器厂)，IR一12SM型红外染色机(台湾 瑞比染色试机有限公司)，Shimadzu UV一2550双光束 紫外可见分光光度计．
1．2 大黄素稳定性测试
酸碱稳定性：以丙N／水『 (丙酮)／ (水)=7／31为溶 剂，精确配制质量浓度为0．04 g／L的大黄素溶液，并用 醋酸、氢氧化钠调节溶液的pH值分别为3、5、7、9，观 察颜色变化，并用紫外分光光度计扫描．
温度稳定性：以丙酮／水『 (丙酮)／I／(水)=7／31为溶 剂，精确配制质量浓度为0．02 g／L的大黄素溶液，并用 醋酸、氢氧化钠调节溶液的pH值为5．分别在室温、 100 oC、120 oC下恒温2 h，快速冷却至室温，观察颜色 变化，进行光密度测试．
1．3 实验方法
织物前处理：将纱线润湿后于1 g／L碳酸钠、1 g／L 精练剂溶液中95℃精练60 min，然后用6O℃热水洗， 再冷水洗，晾干．
染色：用丙酮作为溶剂配制大黄素母液，在染杯中 精确移人所需量的染料母液，再依次加入匀染剂、平平 加O、水．于90℃长时间加热，除去染液中的丙酮，然 后补加所需量的水大黄素xq4ow0，平平加O 1 g／L，浴 比为1：1 000]，调节pH值至5．
标准工作曲线的绘制：以DMF溶液作为溶剂，配 制0．1 g／L染料母液，分别移取4 mL、6 mL、10 mL、12 mL、16 mL、20 mL定容至25 mL容量瓶中，进行光密度 测试．
吸附等温线的绘制『I_2l：配制不同质量浓度染液， 预先加热至8O ，快速投入纤维，以3 oC／rain的速率 升温至9O℃、100℃或110℃，为使染色达到平衡，染 浴保温4 h．染毕，取出纤维，用冷水洗涤，再于50℃水 洗10 min，然后冷水洗，晾干．
测试I l：采用DMF于40℃(PLA纤维)或者1 30℃ ( 、PET纤维)下萃取染色纤维上的染料，直至纤维 无色，再用DMF对萃取液定容，用Shimadzu UV一2550 双光束紫外可见分光光度计测定萃取液吸光度；按标 准l丁作曲线计算萃取液的染料质量浓度．根据萃取液 中染料质量浓度和纤维质量计算纤维吸收的染料量 D 根据染浴中投加染料量与纤维吸收的染料量之差 确定染色残液中的染料质量浓度D ．
2 结果和讨论
2．1 大黄素的稳定性
2．1．1 酸碱稳定性
由图1能看出，大黄素在酸性条件下相当稳定，随 着pH值逐渐增大到中性时，最大吸收波长逐渐偏移， 当pH值变为碱性时，吸收谱图已完全改变，产生了明 显的色变．可能原因是大黄素分子结构中含多个羟基， 在碱性介质中羟基离子化，所以，染色应选择在酸性 条件下进行．
2．1．2 温度稳定性
由图2可知，大黄素的热稳定性也非常出色，在经 过1 10℃和120℃的高温处理后，染液吸光度较常温 时没有下降，反而有所增加，可能是高温条件使染料 溶解更加彻底，可见大黄素适合在高温条件下对聚酯 类纤维进行染色．
2．2 标准工作曲线
大黄素标准工作曲线如图3所示，由计算机拟合 得直线方程为A=33．875 p(A为吸光度，P为质量浓度， g／L)，回归系数为 =0．992 1．
23 吸附等温线
由图4可知，3种纤维对大黄素的吸附等温线都 是线性的，均属于Nernst分配型，分配系数是常数，线 性关系可通过回归方法来检验，类似聚酯纤维对分散染料的吸附性质，因此，染色属分配机理．可用以下公 式计算标准亲和力、染色热、染色熵：
在一定温度范嗣内，△ 恒定，将一△ 对 作图可 得一直线(如图5)，从直线的斜率可求得△s，从直线的 截距可求得△ ．
表1列出了不同温度下的分配系数K及一些热 力学数据．
从表1可以看出，3种纤维的分配系数、染色亲和 力都随温度的升高而增大，染色热、染色熵均为正值．
对于PLA和m 纤维，分配系数虽随温度提高而逐渐增大，但变化幅度却不是很大．而对于PET纤维， 在温度从90℃(363 K)升高到1 10~C(383 K)时，分配系 数变化较大，可能原因是PET纤维本身分子结构较紧 密，且玻璃化转变温度(TO相对较高，随着温度的升高， 分子运动加剧，纤维内部自由体积增大，更有利于染 料在纤维内部扩散．PLA和m 纤维的T 相对较低， 在90 Cc时，纤维内部自由体积可能都已接近最大值，所 以分配系数升高的幅度不大；而在90 oC、100~(2(373 K) 和1 10 cc时，PET纤维内部的自由体积还远没有达到 最大值，升高的余地还很大，所以分配系数、染色亲和 力差别较大．
纵观上述3种纤维，大黄素对PLA纤维的亲和力 最低，P1Tr最高，PET居中．
3 结论
(1)大黄素对PLA、m 、、PET纤维的吸附符合Nernst 吸附模型，即大黄素在纤维上的含量与在染浴中的质 量浓度服从享利定律，与分散染料染色规律相似．
(2)大黄素对PTT纤维的亲和力较高，对PLA纤 维的亲和力较其他两种纤维都低，可能与PLA纤维自 身的分子结构有关． |
