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天然植物染料紫鸭跖草的提取及其对羊毛织物的染色性能.docx

来源：花匠小妙招时间：2025-01-08 09:51

文档简介

天然植物染料紫鸭跖草的提取及其对羊毛织物的染色性能于颖【摘要】用含1%盐酸的90%乙醇提取紫鸭跖草染液,并对该提取液的稳定性及对羊毛织物的染色效果进行研究.通过直接染色单因素实验，媒染染色实验确定了最佳染色工艺条件.结果表明:溶液的pH值对紫鸭跖草提取液的稳定性影响最大;染液可以直接上染毛织物，染液浓度和染液pH值是影响直接染色的最大因素;直接染色的工艺条件为:染色时间60min,染液温度80°C,pH值4,染色浓度0.6x,浴比1:40;后媒染染色比预媒染效果好;通过铝媒染处理的后媒染染色正交试验得到的最佳工艺为:温度60C,媒染时间40min,浴比1:40,媒染剂用量6%(owf).织物的各项染色牢度均达到3级以上.【期刊名称】《毛纺科技》【年(卷)，期】2014(042)005【总页数】5页(P28-32)【关键词】天然植物染料;紫鸭跖草;媒染;提取;羊毛织物【作者】于颖【作者单位】辽东学院实验中心，辽宁丹东118000【正文语种】中文【中图分类】TS193.2随着合成染料在生产和使用过程中对环境和人类健康造成危害日益严重，人们越来越重视对天然染料的研究和开发应用［1-2］。天然染料因其具有无毒、无污染、绿色环保、原料来源较丰富等优势，是未来纺织品发展的趋势［3］。紫鸭跖草又名紫竹梅、紫叶草、紫锦草等，为鸭跖草科多年生草本植物，含有多种医药成分，是一种用途广泛的中草药。以紫鸭跖草为原料提取天然色素，其水溶性好，颜色鲜艳自然，性质稳定，又具有一定的保健效果，可用于饮料、果酒及化妆品等日化产品的着色剂［4］。目前尚未有关于紫鸭跖草作为染料应用于织物染色研究的报导。本文研究对紫鸭跖草天然染料的性质和对毛织物染色性能，染色工艺和染色结果进行评价和研究，并对染色工艺进行了优化，为其开发和利用提供参考依据。1实验1.1仪器和药品织物:100%纯毛针织物。药品:紫鸭跖草（采于辽东学院内），乙醇，盐酸，氢氧化钠，无水硫酸铜，硫酸铝钾，七水合硫酸亚铁（均为分析纯），肥皂（工业品）。仪器：722型分光光度计（上海第三分析仪器厂），HH-4型恒温水浴锅（常州国华仪器有限公司），pH-3C型酸度计（上海精密科学仪器有限公司），电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司），电热恒温鼓风干燥箱（巩义市予华仪器有限公司），耐水洗牢度测试仪（温州大荣纺织仪器厂），XW-ZDR-2512低温震荡式染样机、Y-571B型摩擦牢度测试仪（南通三思机电有限公司）。1.2实验方法1.2.1染液的提取及稳定性称取50g新鲜的紫鸭跖草，捣碎后，加入含1%盐酸的90%乙醇500mL,室温浸泡6h，分离出提取液，在滤渣中再加入300mL含1%盐酸的90%乙醇，室温浸提2h，离心过滤合并2次滤液，减压浓缩至原料与浓缩液1:10，浓度为x,该滤液视为原液。稀释提取液测试其稳定性。1.2.2紫鸭跖草提取液吸光度的确定取少量提取液稀释成0.3%水溶液，用722型分光光度计在400~700nm波长内扫描，确定最大吸光度值。1.2.3染色工艺直接染色工艺:取2g羊毛织物在50OC温水中浸泡20min，使其充分溶胀后，投入到浴比1:40的染浴中，分别选择不同的pH值、时间、温度和浓度进行染色实验，被染试样水洗、干燥后测定其K/S值，确定最佳工艺参数。媒染工艺:以硫酸铝钾、硫酸亚铁、硫酸铜为媒染剂对织物进行预媒染、同媒染和后媒染染色，选择最佳媒染剂和媒染方法。媒染剂用量5%（owf），浴比1:30,媒染温度50C，时间30min。预媒工艺流程:织物前处理-媒处理-染色-水洗、干燥。同媒工艺流程:织物媒染色一水洗、干燥。后媒工艺流程:织物前处理-染色-水洗、干燥（直接染色试样）-媒处理-水洗、干燥（后媒染色试样）-水洗、干燥。1.2.4性能测试色度指标值:将染色毛织物折叠成2层，置于测色仪上，在最大吸收波长处测定K/S值及L*、a*、b*、c*值。色牢度:耐洗牢度参照GB/T3921.1—1997《纺织品色牢度实验耐洗色牢度》测定，耐摩擦牢度按GB/T3920—1997《纺织品色牢度实验耐摩擦牢度》测试。2结果与讨论2.1紫鸭跖草提取液最大吸收光谱紫鸭跖草提取液的吸光度测试结果如图1所示，紫鸭跖草提取液在480-560nm处有明显的吸收，最大吸收峰为525nm，此时吸光度值为0.462。图1紫鸭跖草提取液的吸光度2.2紫鸭跖草提取液稳定性分析pH值的影响将一定浓度的紫鸭跖草提取液分成10份，每份10mL，用0.1mol/LNaOH和0.1mol/LHCl调节pH值，测试其分光光度值，结果见表1。表1不同pH值下色素颜色、入max和AmaxpH值入max/nmAmax颜色11.06000.193黄绿12.06000.192黄绿由表1可知，该提取液在pH值大于4.0时最大波长入max开始发生变化，说明pH值的增大对色素的入max有影响。pH值在1.0~4.0之间，随pH值增大最大吸光度Amax变化较小，pH值5.0以上Amax变化较大。pH值＜5时，色素呈现稳定的红色或紫红色，而pH值大于7时依次呈紫、墨绿、黄绿等，颜色由深变浅。说明该提取液在酸性条件下稳定性较好，而对碱性条件比较敏感，其稳定性稍差。实验结果说明了pH值对紫鸭跖草提取液稳定性影响较大。2.2.2温度的影响将一定浓度的紫鸭跖草提取液于40~100OC不同温度条件下恒温加热处理60min,测定色素在最大吸收峰的吸光度（见图2）。结果表明在40~80°C范围内，该提取液的Amax波动不大，80C时吸光度值最大。温度升高至90C以上，紫鸭跖草色素减色，吸光度降低。原因是乙醇为主要萃取剂，在90C以上乙醇蒸发，对色素的萃取能力下降，最大吸收波长发生变化，导致色素提取量急速减少［5-6］。可见该提取液在80C以下受热，其热稳定性较好，不易分解和变色。图2温度对紫鸭跖草提取液稳定性的影响2.3直接染色工艺pH值的影响pH值对染色深度的影响如图3所示。由图3可知，pH值对K/S值的影响较大。在酸性条件下处于增深趋势，pH值为4时，染色织物K/S值最高。但在碱性条件下，染料未能与纤维形成稳固的结合，色深值迅速减小。这主要是因为随着染浴pH值升高，色素阴离子受到带同种电荷的纤维素阴离子的排斥作用，织物的匀染性降低，影响了织物的色深度，又因酸性太强，毛织物的强力和性能等有所下降，故染色pH值选4。2.3.2染色温度的影响染色温度与染色织物K/S值的关系如图4所示。由图4可知，织物的K/S值随染色温度的升高而增加。在70~80°C增幅较明显，这可能是在一定范围内，随着染色温度的升高，纤维溶胀程度提高，染料分子的动能增加，有利于染料的上染，不需太高的温度，便可达到染色平衡，故染色温度选80C。图3pH值对K/S值的影响图4温度对K/S值的影响2.3.3染色时间的影响染色时间对染色效果的影响如图5所示。由图5可知，随着染色时间的延长，K/S值逐渐增大，至60min时达到最大值，得色最深。再延长时间，K/S值有下降趋势，这可能是由于时间的延长，染料发生水解的原因，故染色时间选60min。图5染色时间对K/S值的影响2.3.4染料浓度的影响染料浓度对织物K/S值的影响如图6所示。由图6可知，染料浓度对织物K/S值的影响较大，浓度为0.6x时，K/S值最大，大于0.6x则增加幅度变小。说明随着染料浓度增加，平衡吸附量越大，纤维上染料浓度越高，织物表面得色越深。但染浴中的染料浓度远远超过其染色饱和浓度，则染浴中残留着大量未上染染料，会造成染料的利用率降低，从节省染料角度考虑，确定染液浓度为0.6x。图6染料浓度对K/S的影响2.4媒染工艺2.4.1媒染剂的选择媒染剂与媒染方法对织物K/S值的影响见表2。由表2可知，采用媒染工艺所得织物K/S值显著高于无媒染色工艺。铝盐、铜盐和铁盐的媒染效果皆为后媒＞预媒〉同媒，预媒染色织物得色较深但匀染性差，同媒染色织物表面有严重色花，水洗可去除，但织物的表观得色量最低。后媒染色匀染性好，色光易于控制，可操作性强。在3种媒染剂中，铝盐得色量最高，故采用铝盐为媒染剂进行后媒染工艺研究。表2媒染剂及染色方法对织物K/S值的影响注:染液浓度0.6x,pH值4,温度80°C,时间60min，媒染剂用量5%(owf)，媒染浴比1:30,媒染温度50°C,媒染时间30min。媒染剂预媒法同媒法后媒法无媒染-9.578.738.156.87-AI3+10.749.3211.28Fe2+10.117.859.24Cu2+2.4.2铝盐媒染工艺最优直接染色条件染色后，利用铝盐后媒染色的正交试验结果及分析见表3。由表3可知，4种因素对染色深度的影响中媒染剂用量对K/S值影响最大，6%(owf)时色深值最大。其次是染色温度、时间，浴比影响最小。根据实验结果，铝盐后媒染色最佳工艺为:媒染剂用量6%(owf)，时间40min，温度60C,浴比1:40。2.4.3颜色特征值按照上述确定的工艺条件对织物染色后的颜色特征值比较分析，结果如表4所示。由表4可知，直接染色织物色泽浅红，经媒染后狂增大，明度L*减小则颜色更深,偏红光倾向略有增强。可见媒染剂的作用提升了天然染料紫鸭跖草上染毛织物的色差值，导致鲜艳度增大很多，织物颜色变深。织物经后媒染色后获得了理想的染色效果。表3正交试验结果及分析序号媒染剂用量/%(owf)时间/min温度/C浴比K/S值1540601:307.9862650601:409.4323760601:508.9014660701:5010.1175740701:308.3646550701:409.0537750801:409.5848560801:509.3659640801:3010.438K18.5157.7968.0627.994K29.0469.3148.9859.092K36.9097.6698.3867.698R0.9830.4480.8050.112表4染色织物的颜色特征值染色工艺L*a*b*c*aE60.018.2422.5723.5629.22铝盐后媒染色直接染色44.3210.9121.4524.0639.932.5染色织物的牢度测定紫鸭跖草染液分子中具有多个羟基等配位基，可以与金属络合，形成螯合物，即纤维染料与金属离子之间形成复杂结构的化合物［7］，提高了天然色素的湿处理牢度。所以，紫鸭跖草染液对织物染色牢度较好，均达到3级以上，且后媒染提高了织物的染色牢度，测试结果见表5。表5染色牢度测试结果级皂洗牢度摩擦牢度水洗牢度染色工艺褪色沾色干摩湿摩褪色沾色直接染色334333后媒染色44~543~433~43结论紫鸭跖草色素在温度低于80OC时是稳定的，同时提取色素对酸稳定，对碱不稳定。pH值是提取紫鸭跖草色素的最大影响因素。紫鸭跖草染液对毛织物直接染色的最佳工艺为:染色时间60min，染液pH值4,染浴温度80C,浴比1:40，染液浓度0.6x。浓度和pH值是染色性能影响最大因素，其次是染料时间和温度。最佳媒染剂是铝盐，后媒染效果最好，各项牢度均达到3级以上。最佳工艺条件:铝盐浓度6%(owf)，时间40min，温度60C,浴比1:40。参考文献：【相关文献】[1]王菊生.染整工艺原理:第3册[M].北京:中国纺织出版社，1984:432-433.[2]项斌，高建荣.天然色素[M].北京:化学工业出版社，2004:116-117.[