天然纤维与合成纤维比例对纺织品色牢度的影响规律

摘要：摘要：研究系统探究了棉/涤、羊毛/锦纶及麻/腈纶三类混纺织物中，纤维配比对色牢度的核心制约关系。研究发现，提高天然纤维比例可以有效提高织物的耐洗、耐摩擦色牢度，但天然纤维容易光氧化的特性使得随着天然纤维比例的增加，织物的耐光色牢度显著降低，而提高化学纤维比例

天然纤维与合成纤维比例对纺织品色牢度的影响规律

张敏，徐璐璐

（青岛纺检检验有限公司，山东青岛 266000）

摘要：研究系统探究了棉/涤、羊毛/锦纶及麻/腈纶三类混纺织物中，纤维配比对色牢度的核心制约关系。研究发现，提高天然纤维比例可以有效提高织物的耐洗、耐摩擦色牢度，但天然纤维容易光氧化的特性使得随着天然纤维比例的增加，织物的耐光色牢度显著降低，而提高化学纤维比例则相反。更进一步地，这种消长规律并非恒定不变，它同样被纤维的微观结构所精密控制，羊毛的鳞片构造，麻的结晶区比例等等，该发现给改良混纺面料的设计并改善染色工艺从而提升产品的综合品质，赋予了关键的理论支撑和实际操作指南。

关键词：天然纤维；合成纤维；混纺比例；纺织品色牢度

The Influence Law of Natural and Synthetic Fibers Proportion on Textile Color Fastness

ZHANG Min, XU Lulu

(Qingdao Fangjian Inspection Co., Ltd, Qingdao 266000, China)

Abstract: This study systematically investigates the core constraints of fiber ratio on color fastness in three types of blended fabrics:cotton/polyester, wool/nylon,and linen/acrylic. Research has shown that increasing the proportion of natural fibers can effectively enhance the wash and abrasion color fastness of fabrics. However, due to the propensity for photodynamic oxidation in natural fibers, a higher percentage of these fibers leads to a significant reduction in light fastness. Conversely, an increase in synthetic fiber content yields opposite effects.Furthermore, this law of fluctuation is not constant; it is also precisely controlled by the microscopic structure of fibers,such as the scale structure of wool and the ratio of crystalline regions in linen. This finding provides crucial theoretical support and practical guidance for improving blended fabric design and dyeing processes, thereby enhancing the overall quality of products.

Keywords: natural fibers; synthetic fibers; proportion; textile color fastness

第一作者简介：张敏（1990－），女，职员，研究方向为纺织。

0 引言

色牢度是体现纺织品质量的重要指标，目前有关混纺织物色牢度的研究大多停留在棉涤等二元纤维组合的定性比较层面，没有完全体现出多纤维之间的相互影响，而且无法给生产带来准确的混纺比例指导。本研究试图打破这一局限，通过对多种天然和合成纤维组合展开实验并加以量化分析，来深入探究混纺比例与色牢度之间的量化联系，从而弥补这一领域研究的缺口，给改善纤维配比并改进产品质量给予科学支撑。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

本次实验选取了有代表性的天然纤维和合成纤维的原料，所有材料均经过第三方质检，数据真实有效。

棉纤维：新疆长绒棉，一级品，国家棉花质量监督检验中心检测，纤维平均长度39.2 mm，线密度1.18 dtex，成熟度系数1.72，马克隆值3.8；

涤纶纤维：仪征化纤FDY150 D/48F型号，实测断裂强度4.48 cN/dtex，断裂伸长率24.7%，沸水收缩率≤1.5%；

羊毛纤维：澳洲美利奴羊毛，经过国际羊毛局认证，平均细度18.3 um，长度74.5 mm，含油率＜1.2%；

锦纶纤维：PA66型70 D/24F锦纶，初始模量202 cN/dtex，断裂强度5.2 cN/dtex，断裂伸长率38%；

麻纤维：法国进口亚麻纤维，平均长度51.3 mm，细度1.75 dtex，断裂强度6.8 cN/dtex；

腈纶纤维：上海石化1.5 D×38 mm腈纶的实测回潮率为1.18%，断裂强度达2.8 cN/dtex；

染料及助剂：活性红195（上海科华染料有限公司，纯度≥98%），酸性蓝113（德司达公司），阳离子红X-GN（浙江闰土股份）；匀染剂DA-10（苏州联胜化学），元明粉（工业级，纯度≥99%）。

1.2 实验方法

1.2.1 混纺比例设计与样本制备

针对三组纤维搭配，采用等间距比例梯度设计，具体见表2。

样本制备流程：将纤维原料按照比例进行称重，在FA1004N电子天平（精度0.000 1 g）上精确称量，FA1410型梳棉机梳理混合，A272F型并条机并合6道，FA421型粗纱机制成粗纱，FA506型细纱机纺成40S混纺纱线。将纱线在GA747-Ⅱ型剑杆织机上织成15 cm×15 cm平纹织物，每个比例制备3个平行样本，共45个试样。

1.2.2 色牢度检测

所有检测项目均按国际标准化组织（ISO）现行标准执行，检测设备经中国计量科学研究院校准：

耐洗色牢度：ISO 105—C06（2010），SDLAtlasFOM71CLS耐洗色牢度试验机，洗涤液为5 g/L肥皂+2 g/L无水碳酸钠溶液，40 ℃洗涤30 min，共测试3次，取平均值，评级采用GB/T 251—2008灰色样卡。

耐摩擦色牢度：ISO 105—X12（2016），JamesH.Heal摩擦色牢度测试仪，干摩擦10次、湿摩擦10次，摩擦压力9 N，评级采用GB/T251-2008灰色样卡。

耐光色牢度：ISO 105—B02(2014)，Q-Sun Xe-1氙弧老化试验箱，辐照度550 W/m，黑板温度65±3 ℃，相对湿度65±5%，光照24 h后，按ISO 105—B08蓝色羊毛标准评级。

耐汗渍色牢度：ISO 105—E04（2013），模拟酸性（pH 5.5）、碱性（pH 8.0）的汗液环境，在37 ℃条件下处理4 h，水洗后干燥评级，使用GB/T 251—2008灰色样卡。

1.2.3 统计分析

实验数据利用SPSS 26.0开展单因素方差分析（ANOVA），把显著性水平设为p＜0.05，从而保证实验结果具备统计学意义。

2 结果与讨论

2.1 棉/涤纶混纺组结果

色牢度数据：对不同比例棉/涤纶混纺面料的耐洗、耐摩擦、耐光色牢度进行检测，结果见图1、图2、图3。

图1 不同比例棉/涤纶混纺面料的耐洗色牢度

图2 不同比例棉/涤纶混纺面料的耐摩擦色牢度

图3 不同比例棉/涤纶混纺面料的耐光色牢度

分析讨论：由图可见，随着棉纤维比例提升，耐洗色牢度和湿摩擦色牢度显著提升。这是因为棉纤维分子结构中大量的羟基能与活性染料形成共价键，随着棉纤维比例增加，面料中可与染料形成共价键结合的纤维数量增多，从而增强了染料与纤维的结合力，提升了耐洗和湿摩擦色牢度。然而，耐光色牢度却随着棉纤维比例的增加而降低，这是由于棉纤维在光照下易发生氧化降解，且涤纶纤维表面对染料的吸附形式和结合强度相对较弱，在光线作用下染料更易脱离，导致整体耐光性能下降。

2.2 羊毛/锦纶混纺组结果

色牢度检测结果见表3。

这归因于羊毛纤维表面的鳞片结构在洗涤过程中，极易膨胀并移动，随着羊毛纤维比例增大，面料中具有这种结构的纤维数量增多，导致更多的染料分子因鳞片的移动而脱落，使得耐洗色牢度显著下降。虽然锦纶分子结构中的酰胺基团能与酸性染料形成离子键结合，在一定程度上稳定颜色，但无法抵消羊毛鳞片结构对色牢度的负面影响，因此整体耐洗色牢度随羊毛比例增加呈下降趋势。

2.3 麻/腈纶混纺组结果

色牢度数据：不同比例麻/腈纶混纺面料的耐洗、耐摩擦色牢度检测结果见表4。

麻纤维高结晶度致密结构阻碍了染料分子有效渗透，X射线衍射表明，麻纤维含量从30%升到70%，染料渗透率显著下降，染料附着不牢，面料耐摩擦色牢度随麻含量增多而减小，腈纶与阳离子染料结合力很强，无法冲破麻纤维高结晶度致使的染料渗透难题，天然与合成纤维混纺比例，物理结构，化学特性共同决定纺织品色牢度，给改良纤维配比和染色工艺赋予理论根基。

3 影响规律总结与结论

3.1 核心规律

纤维配比对色牢度的影响存在明显规律。一方面耐洗、耐摩擦色牢度通常与天然纤维的比例成正比，棉/涤纶织物中，棉含量由30%提升到70%，耐洗色牢度就从3级上升到4~5级，这是由于天然纤维所含有的极性基团，比如棉的羟基，其密度比合成纤维高出很多，可以与染料产生3~5倍于共价键或者离子键的结合力。另一方面，耐光色牢度与天然纤维比例成负相关。天然纤维的分子结构易发生光氧化降解，因此棉含量越高耐光色牢度越低，从3级降到了2~3级。

更重要的是，该宏观规律并非绝对，而是受到纤维微观物理结构的精细调控。表面形态：羊毛表面鳞片在湿洗时膨胀（膨胀率达15%），产生强烈的机械剥离作用，使染料脱落量增加30%，其负面影响比氨基与染料的离子键结合力大得多，使耐洗色牢度随着羊毛的比例增加而降低。内部结晶度：麻纤维70%的结晶度形成致密的物理屏障，染料渗透率降低40%，染料浮于表面，耐摩擦色牢度差。

3.2 应用指导与未来展望

本研究结论给产业给予了清晰的靶向设计规划，针对需要高耐洗/摩擦牢度的产品（像衬衫），应该采用高比例天然纤维（比如60 %~70%棉）并配合强化学键合的染色工艺；而对于耐光性要求很严苛的户外用品，最好选用高比例合成纤维（大于60%涤纶）。未来工作可以对更加复杂的多元体系如棉/麻/涤三元体系等研究，使用更高级的表征手段如XPS等量化出纤维表面化学，以此达到能够得到一个可以预测的数学模型，通过预测纤维成分结构参数能够预测色牢度，从而能够给智能设计纺织品提供相应的理论基础。

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原载：《西部皮革》杂志2025年6月第12期