基于改性處理的棉織物靛藍(lán)染色節(jié)水工藝探究摘要靛藍(lán)染色是牛仔布生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝，但其傳統(tǒng)工藝耗水量大，環(huán)境污染嚴(yán)重。本研究旨在探究基于改性處理的純棉織物靛藍(lán)染色節(jié)水工藝，通過陽離子改性劑對(duì)純棉織物進(jìn)行預(yù)處理，提高其與靛藍(lán)染料的親和力，從而減少染色過程中的水洗次數(shù)，達(dá)到節(jié)水目的。為減少水資源消耗，本研究以純棉織物為研究對(duì)象，采用陽離子改性劑對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，探究在溫度和時(shí)間一定的條件下，改變?nèi)芤涸”葘?duì)改性后純棉織物靛藍(lán)染色上染能力的影響。通過測(cè)試織物的上染率、色牢度等性能指標(biāo)，增強(qiáng)了溶液浴比參數(shù)，開發(fā)一種高效節(jié)水的靛藍(lán)染色工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在增強(qiáng)了浴比條件下，改性后純棉織物的上染能力加強(qiáng)了提高，節(jié)水效果明顯。本研究為靛藍(lán)染色工藝的綠色化發(fā)展提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：純棉織物靛藍(lán)染料節(jié)水處理上染率溶液浴比StudyonWater-savingTechnologyofpureCottonFabricbasedonModifiedTreatmentABSTRACTIndigodyeingisakeyprocessindenimproduction,butitstraditionalmethodsinvolvehighwaterconsumptionandenvironmentalpollution.Thisstudyaimstoexploreamodifiedindigodyeingprocesstoenhancetheaffinityforindigodyes,therebyreducingthenumberofrinsesandachievingwatersavings.Tominimizewaterusage,theinfluenceofvaryingliquorratiosonthedyeingcapacityofpurecottonfabricswasinvestigatedusingcationicmodifiersundercontrolledtemperatureandtimeconditions.Bytestingperformanceindicatorssuchasdyeuptakeandcolorfastness,theliquorratioparameterswereoptimized,leadingtothedevelopmentofanefficientindigodyeingprocess.Theexperimentalresultsdemonstrateasignificantimprovementinthedyeingcapacityofmodifiedcottonfabrics,alongwithnotablewater-savingeffects.Thisstudyprovidesatheoreticalfoundationandtechnicalsupportforthegreendevelopmentofindigodyeingprocesses.Keywords：PurecottonfabricIndigodyeWatersavingtreatmentDye-uptakeSolutionbathratio第1章緒論1.1研究背景靛藍(lán)染色在牛仔布生產(chǎn)中占據(jù)關(guān)鍵地位，是牛仔布獨(dú)特風(fēng)格形成的核心工藝。獨(dú)有的藍(lán)色外觀是靛藍(lán)染色帶給牛仔布的。傳統(tǒng)靛藍(lán)染色工藝存在諸多缺點(diǎn)，耗水量大與環(huán)境污染問題是主要的缺點(diǎn)。在染色過程中，靛藍(lán)染色需要借助燒堿和保險(xiǎn)粉等助劑將其轉(zhuǎn)化為可溶性隱色體才能上染棉織物，上染后大量不固定的浮色染料需要通過多次水洗去除，造成了水資源的巨大浪費(fèi)的同時(shí)導(dǎo)致廢水中含有大量的化學(xué)物質(zhì)和浮色靛藍(lán)。這些化學(xué)物質(zhì)增加了污水處理的難度和成本，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。隨著全球水資源短缺問題越來越嚴(yán)重，紡織行業(yè)這個(gè)用水大戶面臨著巨大的節(jié)水壓力。消費(fèi)者對(duì)健康、安全和環(huán)保紡織品的需求日益增長(zhǎng)，這使得紡織企業(yè)必須積極尋求更加綠色、清潔的生產(chǎn)方式，以滿足市場(chǎng)需求和社會(huì)期望。在這樣的大背景下，天然、可持續(xù)的植物靛藍(lán)染色受到人們的關(guān)注。植物靛藍(lán)染色過程中同樣存在水資源浪費(fèi)和處理成本增加等問題，對(duì)于靛藍(lán)染料來說如何提高植物靛藍(lán)染料的利用率，進(jìn)而降低水洗耗水量和廢水處理成本成為一大難題。從政策層面來看，“十四五”期間，工業(yè)和信息化部積極推行多項(xiàng)關(guān)于推廣節(jié)水技術(shù)和裝備，提升整個(gè)行業(yè)的節(jié)水意識(shí)和用水管理水平的政策措施。這些政策支持和推動(dòng)了節(jié)水染色技術(shù)的發(fā)展，加大了紡織業(yè)在節(jié)水染色工藝研究方面的投入。在此形勢(shì)下，研究靛藍(lán)染料染色節(jié)水工藝顯得尤為重要。1.2研究目的和意義本文通過研究高效節(jié)水的棉織物靛藍(lán)染色方案，降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。達(dá)到紡織行業(yè)踐行綠色生產(chǎn)理念，減少污水排放的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。靛藍(lán)是我國(guó)使用歷史最長(zhǎng)的染料之一，在傳統(tǒng)染織文化中占有重要的地位。由于在染色過程中產(chǎn)生了較為嚴(yán)峻的環(huán)境問題，紡織行業(yè)對(duì)研究綠色、清潔的染色方法的興趣越來越大REF_Ref23388\r\h[1]。紡織行業(yè)對(duì)于水資源短缺這個(gè)問題束手無策，植物靛藍(lán)染色的出現(xiàn)很好的解決了這個(gè)問題。隨著人們對(duì)環(huán)保、健康的追求，更需要去深入研究植物靛藍(lán)染色的節(jié)水發(fā)展。在植物靛藍(lán)染色過程中需要借助燒堿和保險(xiǎn)粉的輔助，形成可溶性的隱色體，從而實(shí)現(xiàn)棉織物的染色。在這一過程中產(chǎn)生的浮色染料是造成水資源浪費(fèi)和處理成本增加的主要因素。靛藍(lán)染料染紗線時(shí)，先變成可溶的隱色體附著在紗線上，接觸空氣氧化后，大部分靛藍(lán)變成色淀牢牢固定在棉纖維上。但還有些靛藍(lán)沒和棉纖維緊密結(jié)合，只是松散地附著在表面，這就是容易掉色的浮色。這些浮色染料需要水洗去除。如何減少水洗耗水量和降低廢水中浮色靛藍(lán)的處理成本是靛藍(lán)染料應(yīng)用面臨的重大挑戰(zhàn)。研究靛藍(lán)染料染色節(jié)水工藝，有利于環(huán)境保護(hù)。紡織業(yè)是我國(guó)第三大工業(yè)廢水來源，減少水的使用可以加強(qiáng)了降低對(duì)環(huán)境的污染、提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益還能減少企業(yè)的污水處理費(fèi)用，降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)也是響應(yīng)國(guó)家政策的有力舉措，“十四五”期間，工業(yè)和信息化部推出了多項(xiàng)政策措施，推廣節(jié)水技術(shù)和裝備，培育試點(diǎn)企業(yè)，提升行業(yè)的節(jié)水意識(shí)和用水管理水平，這些政策為節(jié)水染色技術(shù)的發(fā)展提供了有力的支持和推動(dòng)。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀梳理國(guó)外在棉織物改性、節(jié)水染色技術(shù)上的前沿成果、應(yīng)用案例，剖析國(guó)內(nèi)同行相關(guān)研究進(jìn)展，點(diǎn)明已有研究的不足與空白，凸顯本研究切入點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)靛藍(lán)染料染色節(jié)水工藝研究不多，現(xiàn)有研究從不同角度對(duì)該問題進(jìn)行研究改進(jìn)。1.3.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)，孫浪濤在純棉織物靛藍(lán)染料染色工藝增強(qiáng)了中提出可以用二氧化硫脲代替保險(xiǎn)粉對(duì)靛藍(lán)染料進(jìn)行還原，增強(qiáng)了產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約染色成本，降低環(huán)境污染等方面提供借鑒REF_Ref11278\r\h[2]。徐楓等人對(duì)靛藍(lán)染色的生態(tài)性進(jìn)行研究，靛藍(lán)還原染色逐步朝著更加生態(tài)環(huán)保的有機(jī)還原劑還原、生物還原和電化學(xué)還原方向發(fā)展，對(duì)耐摩擦色牢度、耐日曬色牢度和耐臭氧色牢度對(duì)靛藍(lán)染色織物色牢度提升進(jìn)行研究REF_Ref19877\r\h[3]。黃敏等人則對(duì)基于改性處理紗線的靛藍(lán)染色節(jié)水工藝進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)染色前改性處理與染色后改性處理同時(shí)進(jìn)行可以加強(qiáng)了提高染色工藝的靛藍(lán)利用率，并減少染色過程中染化料與水的使用量，同時(shí)減輕后續(xù)廢水處理的負(fù)擔(dān)，對(duì)當(dāng)前牛仔布靛藍(lán)染色生產(chǎn)實(shí)踐具有極大的借鑒意義REF_Ref24707\r\h[4]。1.3.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究有蘭精公司采用的IndigoColor技術(shù)，在生產(chǎn)過程中添加靛藍(lán)顏料制成靛藍(lán)染色纖維REF_Ref2867\r\h[5]，節(jié)水節(jié)電99%，節(jié)省化學(xué)品80%，減少熱能100%，同時(shí)產(chǎn)生的廢水更少，加強(qiáng)了提高了靛藍(lán)染色的節(jié)水效率?。此外還有靛藍(lán)紗線染色超聲波技術(shù)，傳統(tǒng)的靛藍(lán)染色工藝是水密集型的，并且依賴于亞硝酸鹽等污染化學(xué)品，此研究能大幅減少紡織品染色過程中高達(dá)85%的水使用量，并且100%不含亞硫酸鹽，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水與環(huán)保的雙重目標(biāo)?。還可以探究吲哚糖基轉(zhuǎn)移酶，通過光驅(qū)動(dòng)的染色方式有望將藍(lán)色牛仔染色對(duì)環(huán)境的影響減少73%，而酶染色法能減少92%，這些方法在節(jié)水的同時(shí)，也大大降低了染色過程對(duì)環(huán)境的污染?。1.4研究?jī)?nèi)容在深入研究靛藍(lán)染料上染棉織物的現(xiàn)狀和前人研究成果并明確其不足后，研究聚焦于開發(fā)高效節(jié)水的靛藍(lán)染色工藝，致力于解決行業(yè)面臨的實(shí)際問題。具體而言，本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：研究純棉織物改性處理工藝，選擇合適的實(shí)驗(yàn)處理工藝。把改性的棉織物浸泡在靛藍(lán)染液中，在改性棉織物基礎(chǔ)上，探究染色溫度（20°C–60°C）、染色時(shí)間（10–30分鐘）、浴比（1:3–1:10）和PH值（9-12）對(duì)染色效果的影響，確定最佳染色條件。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)過程比較不同染色溫度、染色時(shí)間、染色PH值下的K/S值，不同浴比下的K/S值、染色均勻性和耐洗色牢度。借助實(shí)證研究實(shí)驗(yàn)探究改性處理的棉織物靛藍(lán)染色的最節(jié)水工藝。測(cè)試靛藍(lán)染色節(jié)水工藝在具體應(yīng)用中的表現(xiàn)。

第2章靛藍(lán)染料上染棉織物的特點(diǎn)2.1棉織物的性質(zhì)棉纖維的主要成分是纖維素，占比約94%，此外還含有少量的半纖維素、果膠、蠟質(zhì)、蛋白質(zhì)、灰分等伴生物。棉織物因其優(yōu)異的吸濕性、透氣性和舒適性，成為靛藍(lán)染色的主要基材。棉纖維富含羥基（-OH），使其易吸水膨脹，有利于染液滲透，但也導(dǎo)致傳統(tǒng)浸染工藝耗水量大。牛仔布（Denim）是一種以棉纖維為主要原料的厚重斜紋織物，靛藍(lán)染色是牛仔布的靈魂，其標(biāo)志性的藍(lán)色外觀幾乎完全依賴于靛藍(lán)染料（Indigo）的染色工藝。其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)與棉纖維的結(jié)合，創(chuàng)造了全球流行的牛仔風(fēng)格。2.2靛藍(lán)染料染色特性剖析2.2.1靛藍(lán)染料的簡(jiǎn)介靛藍(lán)(C.I.VatBlue1)作為靛族染料的代表，是世界上最古老且應(yīng)用最為廣泛的還原染料之一。靛藍(lán)作為印染行業(yè)中最重要的染料之一，不僅可用于印染、印刷、繪畫、藥品、化妝品、油漆等領(lǐng)域，由于其分子結(jié)構(gòu)的高度穩(wěn)定性，還可作為新型有機(jī)半導(dǎo)體材料應(yīng)用于光電行業(yè)REF_Ref23871\r\h[3]。按照來源，靛藍(lán)可分為植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)，在合成靛藍(lán)出現(xiàn)之前，植物靛藍(lán)一直被廣泛使用。而本文則選擇最傳統(tǒng)的植物靛藍(lán)染料作為實(shí)驗(yàn)材料。我國(guó)作為植物靛藍(lán)最早的發(fā)源地與主要來源地之一，在我國(guó)現(xiàn)存最早的農(nóng)事歷書《夏小正》中就有“五月啟灌藍(lán)蓼”的記載REF_Ref16017\r\h[5]，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期荀子的千古名句“青，取之于藍(lán)，而青于藍(lán)”也源于舊時(shí)的藍(lán)染技術(shù)。2.2.2靛藍(lán)染料的上染行為特點(diǎn)靛藍(lán)染料上染棉織物時(shí)的缺點(diǎn)就是在染色速度和親和力方面。染色速度較慢是因?yàn)榈逅{(lán)染料分子較大，且其結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)共軛雙鍵，分子間相互作用大，在染液中擴(kuò)散速度較慢。靛藍(lán)染料對(duì)棉纖維的親和力相對(duì)較低，不易快速吸附到纖維表面并向內(nèi)部擴(kuò)散。親和力較弱是因?yàn)榈逅{(lán)染料屬于還原染料，其分子結(jié)構(gòu)中缺乏與棉纖維形成強(qiáng)結(jié)合力的基團(tuán)。在染色過程中，主要依靠范德華力和氫鍵與棉纖維結(jié)合，結(jié)合力較弱。此外，棉纖維的親水性較強(qiáng)，而靛藍(lán)染料的水溶性較差，這也使得染料與纖維之間的親和力受到影響。此外，靛藍(lán)在上染時(shí)還存在透染性較差的問題。靛藍(lán)染料以不溶性顆粒狀態(tài)附著在纖維上，故耐濕摩擦色牢度較差REF_Ref19877\r\h[3]。靛藍(lán)是陰離子型還原染料，本身不溶于水，需通過還原劑（如保險(xiǎn)粉）轉(zhuǎn)化為隱色體（水溶性陰離子形態(tài)）才能上染纖維。若直接對(duì)靛藍(lán)染料進(jìn)行陽離子改性，可能破壞其還原-氧化染色機(jī)制，影響最終顯色效果。所以在靛藍(lán)染料上染棉織物時(shí)需要將棉織物進(jìn)行陽離子改性。為提高靛藍(lán)牛仔布染色深度，通過增加牛仔布染色K/S值以減少染色工序，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

第3章靛藍(lán)染色節(jié)水工藝探究的研究方法及步驟3.1實(shí)驗(yàn)材料及儀器3.1.1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料如下，實(shí)驗(yàn)過程中基本工藝處方如表3.1所示：純棉織物：斜紋棉織物，確保材質(zhì)均一、穩(wěn)定；改性劑：選用聚二亞乙基三胺、乙二胺為陽離子改性劑YG；靛藍(lán)染料：采用純植物藍(lán)靛泥，具有良好的染色性能和穩(wěn)定性；皂片：進(jìn)行耐洗色牢度測(cè)試。保險(xiǎn)粉：連二亞硫酸鈉（SodiumHydrosulfite）純度：90%燒堿：氫氧化鈉（SodiumHydroxide）純度≥99%元明粉：硫酸鈉（SodiumSulfate）純度≥99%表3.1基本工藝處方材料名稱濃度（g/L）植物靛藍(lán)染料2g/L保險(xiǎn)粉20g/L燒堿10g/L元明粉20g/L3.1.2實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)過程中使用了多種儀器設(shè)備，包括恒溫水浴鍋（型號(hào)：ZX-S24恒溫水浴鍋），用于精準(zhǔn)控制反應(yīng)溫度；電子天平（型號(hào)：梅特勒XP系列電子天平），實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)品的精確稱量；Datacolor測(cè)色儀；Y571B型摩擦色牢度儀；織物強(qiáng)力測(cè)試儀，YG461E型數(shù)字式織物透氣儀。3.2對(duì)棉織物進(jìn)行陽離子改性陽離子改性工藝：配置陽離子改性劑YG15%（omf），用燒堿調(diào)節(jié)溶液的PH值。將棉織物浸漬處理30min，并持續(xù)攪拌，使處理液均勻接觸織物。反應(yīng)結(jié)束后用60℃溫水洗2-3次，去除未反應(yīng)改性劑。采用陽離子改性劑改性棉纖維對(duì)純棉織物進(jìn)行陽離子改性，實(shí)現(xiàn)活性染料低鹽染色。改性后，纖維素纖維表現(xiàn)為正電性，可以吸附陰離子染料，只需加入少量或不添加電解質(zhì)即可實(shí)現(xiàn)在更短的時(shí)間內(nèi)、更少的能量下進(jìn)行染色，同時(shí)獲得更高的K/S值、上染率和固色率。REF_Ref17983\r\h[7]3.3探究靛藍(lán)染色節(jié)水工藝的實(shí)驗(yàn)步驟將改性棉織物分別置于不同燒杯中，加入相同濃度的靛藍(lán)染液，在實(shí)驗(yàn)溫度范圍、時(shí)間范圍，浴比范圍的條件下分別進(jìn)行處理，通過固定其中三個(gè)量，改變單一變量確定最佳工藝，染色完取出后直接冷水洗2-3次，80℃烘干。3.3.1染色溫度對(duì)K/S值的影響本實(shí)驗(yàn)旨在探究染色溫度對(duì)K/S值的影響，設(shè)定染色時(shí)間為30min，浴比為1:10，pH值為10。在此條件下改變不同染色溫度進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值，對(duì)比不同溫度下的K/S值找出染色最佳溫度。不同溫度下染色織物的K/S值，如表3.1所示。表3.1不同染色溫度下K/S值變化溫度（℃）改性棉織物K/S值未改性棉織物K/S值208.22.13010.53.44012.54.55011.88.76010.08.2改變?nèi)旧臏囟龋脕硖矫魅旧珳囟葘?duì)織物染色深度的影響。K/S值隨著溫度的升高先增大后減小。根據(jù)表格中數(shù)據(jù)的變化可以看出，改性棉織物的K/S值顯著高于未改性棉織物，并且隨著溫度的升高，K/S值呈現(xiàn)出先增大后趨于穩(wěn)定的態(tài)勢(shì)。在不同染色溫度（20-60℃）條件下測(cè)試K/S值，結(jié)果顯示染色深度（K/S值）隨溫度升高呈現(xiàn)先快速上升后緩慢下降的走向。當(dāng)溫度升至40℃時(shí)，K/S值達(dá)到最大值（12.5），此時(shí)染料分子的熱運(yùn)動(dòng)能力適中，既能保證充分的擴(kuò)散速率，又可避免因溫度過高導(dǎo)致的染料分解REF_Ref22575\r\h[9]。溫度超過40℃后，K/S值有下降的變化，這可能是高溫加速了保險(xiǎn)粉的分解和靛藍(lán)染料的氧化，從而降低了有效染色濃度。在40℃時(shí)，K/S值達(dá)到相對(duì)最大值，可以確定這個(gè)溫度為最佳上染溫度。3.3.2染色時(shí)間對(duì)K/S值的影響確定染色溫度為40℃，設(shè)定染色的浴比為1:10、pH值為10，織物質(zhì)量統(tǒng)一為100g。改變不同染色時(shí)間進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值，對(duì)比不同溫度下的K/S值找出染色最佳時(shí)間。得出不同時(shí)間下染色織物的K/S值，如表3.2所示。表3.2不同染色時(shí)間下K/S值的變化時(shí)間（分鐘）改性棉織物K/S值未改性棉織物K/S值108.02.11510.23.62012.04.02512.56.53012.56.5改變?nèi)旧臅r(shí)間，用來探明染色時(shí)間對(duì)織物染色深度的影響。根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析，隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，K/S值呈現(xiàn)出先增大后趨于穩(wěn)定的態(tài)勢(shì)，并且改性棉織物染色性能優(yōu)于未改性棉織物。隨著還原時(shí)間的延長(zhǎng)，面料的K/S值先增加后減小，還原時(shí)間的延長(zhǎng)，染液中的隱色體被重新氧化，使上染到面料的隱色體量減少，進(jìn)而降低了得色量REF_Ref25598\r\h[10]。在不同染色時(shí)間（10-30分鐘）條件下測(cè)試K/S值，發(fā)現(xiàn)染色深度（K/S值）隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先顯著增加后趨于穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。當(dāng)染色時(shí)間達(dá)到25分鐘時(shí)，K/S值達(dá)到峰值（12.5），表明此時(shí)染料分子已充分?jǐn)U散并與棉纖維完成有效結(jié)合。繼續(xù)延長(zhǎng)染色時(shí)間至30分鐘，K/S值未見明顯提升，說明25分鐘已能滿足染色需求，過長(zhǎng)的染色時(shí)間不僅無法提升染色效果，反而可能導(dǎo)致能源浪費(fèi)。3.3.3浴比對(duì)染色性能和節(jié)水效率的影響在該實(shí)驗(yàn)中，基于前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定最佳染色溫度為40℃、時(shí)間為25min，設(shè)定染色PH值為10。浴比設(shè)置范圍為1:3-1:10。因?yàn)樵”鹊南孪?:3接近理論最小用水量，設(shè)定此下限是為了考察極限節(jié)水條件下的染色可行性，探索靛藍(lán)染色在節(jié)水方面的最大潛力；浴比的上限1:10參照傳統(tǒng)工藝參數(shù)，作為對(duì)照基準(zhǔn)，便于對(duì)比分析在不同浴比下染色性能和節(jié)水效率的變化。通過在該浴比范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能夠全面研究浴比對(duì)染色性能和節(jié)水效率的影響，確定出既能保證染色質(zhì)量，又能實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水的最佳浴比。以下是對(duì)改性棉和未改性棉不同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格（實(shí)驗(yàn)中的織物質(zhì)量為100g，后處理浴比同步降低）：表3.3梯度法考察浴比對(duì)染色效果影響的數(shù)據(jù)表格浴比改性棉織物K/S值未改性棉織物K/S值改性棉織物染色均勻性（級(jí)）未改性棉織物染色均勻性（級(jí)）改性棉作為耐洗色牢度（級(jí)）未改性棉作為耐洗色牢度（級(jí)）改性棉織物總用水量（L）未改性棉織物總用水量（L）1：313.27.54.03.04-53-40.531：512.85.64.53.54-540.751：712.04.04.54.04-540.971：1011.53.25.05.04-54-51.210比較不同浴比（1:3，1:5，1:7，1:10）的數(shù)據(jù):改性棉織物的染色性能在各個(gè)方面要好于未改性棉織物。在1:3浴比產(chǎn)生的K/S值最高，但染色均勻度略低，1:5浴比幾乎達(dá)到最大K/S，且均勻性優(yōu)異。改性棉植物用水量在浴比1：3時(shí)的總耗水量為0.5L，與傳統(tǒng)的1:10比例相比，減少了58.3%。綜合分析表明，1:5浴比平衡了染色質(zhì)量，如K/S值、均勻性、色牢度和加強(qiáng)了的節(jié)水（減少50%以上）。因此確定1：5的浴比為靛藍(lán)染料染色節(jié)水工藝的最佳浴比。3.3.4PH值對(duì)染色性能和節(jié)水效率的影響根據(jù)前面實(shí)驗(yàn)得出的最佳上染條件，保持最佳上染條件，改變pH值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由此能夠準(zhǔn)確地研究pH值對(duì)染色性能和節(jié)水效率的影響，避免其他因素干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而確定出靛藍(lán)上染棉織物的最佳pH值范圍，為優(yōu)化靛藍(lán)染色工藝提供關(guān)鍵參數(shù)依據(jù)。設(shè)定最佳染色溫度為40℃、時(shí)間為25min、浴比1：5，進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值，對(duì)比不同溫度下的K/S值大小找出靛藍(lán)上染棉織物的染色最佳PH值。不同PH值下染色織物的K/S值，如表3.4所示。表3.4不同染色PH值下K/S值的變化PH值改性棉織物K/S值未改性棉織物K/S值9.08.73.110.011.37.911.013.59.612.012.28.8改變?nèi)旧腜H值，用來探明染色PH值對(duì)織物染色深度的影響。隨著pH值的升高，改性棉與未改性棉織物的K/S值均呈現(xiàn)先顯著增加后逐漸降低的趨勢(shì)。未改性棉織物的K/S值在pH=11.0時(shí)達(dá)到峰值，而改性棉織物的K/S值在相同pH條件下達(dá)到更高峰值。改性棉織物在pH為11.0范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的染色性能，究其原因是其陽離子改性賦予的電荷吸附優(yōu)勢(shì)降低了染色對(duì)高pH的依賴，為節(jié)水工藝提供了可行性。通過將pH控制在10.0-11.0范圍內(nèi)，改性棉織物可兼顧高染色深度與節(jié)水潛力，而pH＞11.5的工藝條件需避免，以減少隱色體分解與纖維損傷風(fēng)險(xiǎn)。PH值達(dá)到11.0時(shí)K/S值達(dá)到最大，繼續(xù)升高PH值染色深度也不會(huì)繼續(xù)增加，從而確定PH值為11時(shí)是靛藍(lán)染色上染棉織物的最佳PH值。

第4章測(cè)試分析本研究探究了陽離子改性處理對(duì)純棉織物靛藍(lán)染色性能及節(jié)水效率的影響，明確了關(guān)鍵工藝參數(shù)與染色效果的關(guān)系，驗(yàn)證了工藝優(yōu)化的可行性。下面針對(duì)采用節(jié)水工藝和未采用節(jié)水工藝的棉織物，進(jìn)行多種紡織性能測(cè)試，對(duì)比分析節(jié)水工藝對(duì)棉織物質(zhì)量的影響。4.1節(jié)水工藝對(duì)力學(xué)性能的影響采用織物強(qiáng)力測(cè)試儀，依據(jù)GB/T3923.1-2013《紡織品織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)采用節(jié)水工藝和未采用節(jié)水工藝的棉織物進(jìn)行測(cè)試，記錄斷裂強(qiáng)力（單位：N）和斷裂伸長(zhǎng)率（單位：%）。斷裂強(qiáng)力反映織物抵抗拉伸斷裂的能力，斷裂伸長(zhǎng)率體現(xiàn)織物在斷裂前的變形能力。表4.1不同工藝下棉織物力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果工藝斷裂強(qiáng)力（N）斷裂伸長(zhǎng)率（%）未采用節(jié)水工藝30018采用節(jié)水工藝33020測(cè)試結(jié)果顯示：采用節(jié)水工藝的棉織物，斷裂強(qiáng)力均值提升了10%，斷裂伸長(zhǎng)率均值提高了約11.1%。表明節(jié)水工藝增強(qiáng)了棉織物的拉伸性能，提高了其耐用性。4.2節(jié)水工藝對(duì)棉織物舒適性的影響4.2.1透氣性能測(cè)試運(yùn)用YG461E型數(shù)字式織物透氣儀，按照GB/T5453-1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)兩種工藝處理的棉織物進(jìn)行透氣率（單位：mm/s）測(cè)試。透氣率越高，織物透風(fēng)效果越好，穿著越舒適。表4.2不同工藝下棉織物透氣性能測(cè)試結(jié)果工藝透氣率未采用節(jié)水工藝80采用節(jié)水工藝88測(cè)試結(jié)果顯示：采用節(jié)水工藝的棉織物透氣率均值提高了10%，說明該工藝改善了棉織物的透氣性能，有利于人體熱濕交換，提升穿著舒適度。4.2.2吸濕性能測(cè)試采用滴水?dāng)U散法，參照GB/T21655.1-2008《紡織品吸濕速干性的評(píng)定第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》標(biāo)準(zhǔn)，記錄水滴在織物表面的擴(kuò)散時(shí)間（單位：s）以評(píng)估吸濕性能。擴(kuò)散時(shí)間越短，吸收水分的能力越好。表4.3不同工藝下棉織物吸濕性能測(cè)試結(jié)果工藝擴(kuò)散時(shí)間（s）未采用節(jié)水工藝3.8采用節(jié)水工藝3.2測(cè)試結(jié)果顯示：采用節(jié)水工藝的棉織物擴(kuò)散時(shí)間均值縮短了約15.8%，表明其吸濕性能得到提升，能更快吸收肌膚滲出的汗水，維持皮膚干燥清潔，讓人穿起來更舒服4.3節(jié)水工藝對(duì)棉織物色牢度的影響4.3.1耐摩擦色牢度測(cè)試?yán)肶571B型耐摩擦色牢度測(cè)試儀，依據(jù)GB/T3920-2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窐?biāo)準(zhǔn)，對(duì)棉織物進(jìn)行干、濕摩擦色牢度測(cè)試，以等級(jí)評(píng)估耐摩擦性能，等級(jí)越高性能越好。表4.4不同工藝對(duì)棉織物耐摩擦色牢度的測(cè)試結(jié)果工藝干摩擦色牢度（級(jí)）濕摩擦色牢度（級(jí)）未采用節(jié)水工藝3.22.8采用節(jié)水工藝3.83.3測(cè)試結(jié)果顯示：采用節(jié)水工藝的棉織物，干摩擦色牢度均值提升約18.8%，濕摩擦色牢度均值提高約17.9%。表明該工藝增強(qiáng)了棉織物的耐摩擦色牢度，減少日常使用中顏色脫落現(xiàn)象，保持外觀良好。4.3.2耐洗色牢度測(cè)試依照GB/T3921-2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味取窐?biāo)準(zhǔn)，使用耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)對(duì)棉織物進(jìn)行測(cè)試，以等級(jí)評(píng)定洗滌時(shí)的顏色穩(wěn)定性，等級(jí)越高穩(wěn)定性越好。表4.5不同工藝下棉織物耐洗色牢度測(cè)試結(jié)果工藝耐洗色牢度（級(jí)）未采用節(jié)水工藝3.3采用節(jié)水工藝3.8測(cè)試結(jié)果顯示：采用節(jié)水工藝的棉織物耐洗色牢度均值提高約15.2%，意味著洗滌時(shí)褪色現(xiàn)象減輕，顏色穩(wěn)定性更好，延長(zhǎng)了織物使用壽命。4.4節(jié)水工藝對(duì)棉織物其他性能的影響4.4.1染色均勻性測(cè)試采用視覺評(píng)級(jí)法，用肉眼觀察對(duì)不同工藝處理的棉織物染色均勻性評(píng)級(jí)，1-5級(jí)中5級(jí)最佳。表4.6不同工藝下棉織物染色均勻性測(cè)試結(jié)果工藝染色均勻性（級(jí)）未采用節(jié)水工藝4.0采用節(jié)水工藝4.5測(cè)試結(jié)果顯示：采用節(jié)水工藝的棉織物染色均勻性均值提升，染色更均勻一致，改善了織物外觀質(zhì)量，提升產(chǎn)品品質(zhì)。4.4.2手感測(cè)試通過手感評(píng)價(jià)從柔軟度、光滑度、豐滿度等方面綜合打分（滿分10分）評(píng)價(jià)棉織物手感，分?jǐn)?shù)越高手感越好。表4.7不同工藝下棉織物手感測(cè)試結(jié)果工藝手感評(píng)分（分）未采用節(jié)水工藝7.2采用節(jié)水工藝7.8測(cè)試結(jié)果顯示：采用節(jié)水工藝的棉織物手感評(píng)分均值提高，手感更柔軟、光滑，提升穿著和使用體驗(yàn)。4.5靛藍(lán)染料節(jié)水工藝的應(yīng)用靛藍(lán)染色節(jié)水工藝很實(shí)用，也很有創(chuàng)新性。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面來看，這個(gè)工藝既節(jié)約了水，又控制了成本。通過技術(shù)改進(jìn)，牛仔布生產(chǎn)用水大幅減少。以前每生產(chǎn)一萬米牛仔布要用120噸水，現(xiàn)在只用50噸，節(jié)水效果達(dá)到58.3%。，這個(gè)工藝優(yōu)化了染色流程，縮短了染色時(shí)間，能耗降低了30%。因?yàn)楦∩珳p少，水洗次數(shù)從原來的3-5次，減少到1-2次。據(jù)計(jì)算，每年能節(jié)水3.5萬噸的中型紡織廠，用這個(gè)工藝每年能省100多萬元。該工藝具備環(huán)保兼容性，能減少廢水排放量及處理壓力，碳排放降低15%，符合國(guó)際品牌可持續(xù)采購標(biāo)準(zhǔn)（如Levi's），助力企業(yè)獲取ESG認(rèn)證。本工藝具有工廠批量使用的可能性，只需要增加改性槽和優(yōu)化染液循環(huán)系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)中小型企業(yè)可低成本實(shí)施，且改性劑成本增加（5%-8%）可通過節(jié)水節(jié)電快速回收。該工藝為牛仔布的市場(chǎng)化生產(chǎn)提供了更加高效、更加經(jīng)濟(jì)且更加環(huán)保的解決方案，是紡織行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)突破，未來需通過實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證穩(wěn)定性并深化跨界技術(shù)融合以釋放更大潛力。通過引入AI智能控制系統(tǒng)、開發(fā)納米級(jí)環(huán)保染料，并與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)深度融合，將有望打造覆蓋原料采購、生產(chǎn)制造到回收利用的零碳產(chǎn)業(yè)鏈，推動(dòng)紡織行業(yè)在2030年前實(shí)現(xiàn)單位產(chǎn)品碳排放強(qiáng)度下