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樟树叶天然染料的微波提取以及对羊毛的染色

来源:印染在线 发布时间:2012年10月27日

摘要:优化了樟树叶天然染料微波提取的条件及提取液对羊毛染色的条件。讨论了氢氧化钠用量、微波功率、辐射时间等对提取效果的影 响,讨论了提取液对羊毛染色时染色pH值、染色温度、时间、硫酸钠用量等对染色效果的影响。微波提取的优化工艺为:氢氧化钠0.25mol/L、微波功率 595W、提取时间11min、料液比为1:20。提取液对羊毛直接染色的优化工艺为:染液pH值5左右,染色温度100℃,时间60min,浴比 50:1。羊毛经樟树叶提取液染色后具有一定的牢度,媒染可适当提高染色牢度。

关键词:樟树叶;天然染料;羊毛;染色

天然染料尤其是植物染料具有环保、可再生、保健等特点,越来越受到人们的重视。香樟树为亚热带树种,主要分布在长江以南地区, 誉为江南宝树,是优良的行道树及庭荫树,也是名贵家具、高档建筑、造船和雕刻等理想用材。樟树叶可用于农药、香料、饲料等 [1,2] ,樟树叶微辛,可治胃肠炎,胃寒腹痛,消化不良,百日咳,痢疾,还可治风湿性关节炎,疟疾,跌打损伤[3],对治疗冠心病、脑血栓和消除自由基等方面有显著效果[4]。樟树叶色素种类也比较多,有红色素、绿色素、棕黑色素等,提取的色素可用于食品工业,提取方法及性能已有少量报道[5,6],但将所提色素用于纺织品染色只在黄荣华的网站上提过,未见其它研究报道。

微波一般是指频率介于300~300000MHz、波长1mm~1m的电磁波,采用微波辅助提取天然植物染料具有耗 能低、提取效率高、重演性好、污染小等特点。本文主要讨论了用微波辐射下从樟树叶中提取天然染料的工艺,并讨论了樟树叶提取液对毛织物的染色工艺,测定了 染色毛织物的有关染色牢度。

1、试验部分

1.1 试验材料、药品和仪器

试验材料:羊毛纤维粗纺平纹织物。

试验药品:氢氧化钠,碳酸钠,盐酸,无水硫酸钠,硫酸铜,硫酸铝钾,硫酸亚铁等,均为分析纯,樟树叶为2009年8月采自江苏省南通市青年东路。

仪器和设备:PHS-3C精密pH计(上海精密科学仪器有限公司),Color- Eye3100型测色配色仪(理宝科学器材有限公司),TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司),GYROWASH415水 洗/干洗色牢度机(英国),Y(B)571-Ⅱ型预置式色牢度摩擦仪(温州大荣纺织标准仪器厂),SHA-C水浴恒温振荡器(金坛市恒丰仪器厂)。

1.2 试验方法

1.2.1  樟树叶天然染料的微波提取

氢氧化钠0.2~0.4mol/L,微波功率189~595W,辐射时间1~12min,料液比1:10~1:50。称取洗净烘干及粉碎的樟树叶,加入到所需浓度的氢氧化钠溶液中润湿,调至规定功率,在规定时间内提取,降温,过滤。

1.2.2 樟树叶提取液对羊毛的直接染色

樟树叶5~20g/L,染液pH值3.00~9.00,硫酸钠0~50g/L,染色温度40~100℃,染色时间 15~120min,浴比50:1。按要求配制染液,调节染色pH值,将充分润湿的羊毛室温投入染液,升温至规定温度,续染30min加入硫酸钠,在此温 度下再续染一定的时间,降温水洗晾干。

1.2.3  羊毛媒染染色

预媒染色:媒染→染色→水洗晾干。

同媒染色: 直接将羊毛投入含有媒染剂和樟树叶染料的染液,按优化的直接染色工艺进行染色,降温水洗晾干。

后媒染色:染色→媒染→水洗晾干。

媒染处方:媒染剂1~9g/L,温度40~80℃,时间15~120 min,浴比50:1。

1.3 性能测试

1.3.1  樟树叶提取液的吸光度

用TU-1800SPC紫外/可见分光光度计在200~800nm范围内进行测定。

1.3.2  染色羊毛的K/S值、L*、a*、b*值

在Color-Eye3100型测色配色仪上于染色羊毛最大反射波长处测定。

1.3.3 染色牢度的测试

摩擦牢度按GB/T3920-1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定;耐洗牢度  按GB/T3921.1-1997《纺织品 色牢度试验 耐洗色牢度:试验1》测定。

2 、结果与讨论

2.1 樟树叶天然染料提取工艺因素分析

2.1.1  提取时间、功率对樟树叶提取效果的影响

固定料液比1:30,氢氧化钠用量0.3mol/L,仅改变辐射时间或功率,提取功率分别为189、259、280、462W,提取时间分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12min。提取液吸收波长及吸光度见表1。

从表1可以看出,微波功率及辐射时间对提取液最大吸收波长影响不大,提取液最大吸收波长均在212nm~214nm范围,随着微波功率及辐射时间的增加,提取液的吸光度增加。

 2.1.2 正交试验优化提取工艺

选择氢氧化钠用量、微波功率、提取时间、料液比四个因素,每个因素选取三个水平进行L9(34)正交试验。正交试验方案、提取液的吸光度(213nm)及结果分析见表2。

由表2可以看出,微波功率对提取液吸光度影响最大,其次是料液比和氢氧化钠用量,微波辐射时间影响较小。微波功率中,水平3效果最好,其次为水平1和水平2,料液比和氢氧化钠用量水平1最好,微波辐射时间水平2最好。所以樟树叶天然染料微波提取优化的工艺为:氢氧化钠0.25mol/L、微波功率595W、提取时间11min、料液比为1:20。

2.2 羊毛直接染色工艺因素分析

2.2.1  羊毛直接染色单因素试验

2.2.1.1染色pH值对染色效果的影响

固定樟树叶10g/L,染色温度100℃,时间60min,浴比50:1,调节染液pH值分别为2.03、3.03、4.03、5.03、6.00、7.00、8.03、9.00、10.00,樟树叶提取液染色羊毛的K/S值见图

由图1可以看出,pH在2~3之间,随着染液pH值的增大,染色羊毛的K/S值逐渐增加,染色pH值大于3,随着pH值的增加,染色羊毛的K/S值逐渐下降,由于染液pH值小于5时匀染性较差。因此染色pH值选择5.00左右比较合适。

2.2.1.2染色温度对染色效果的影响

固定樟树叶10g/L,染液pH值5.01,染色时间60min,浴比50:1,染色温度分别为40、50、60、70、80、90、100℃,樟树叶提取液染色羊毛的K/S值见图2。

图2 染色温度对羊毛染色效果的影响

由图2可知,随着染色温度的升高,染色羊毛的K/S值增大,在100℃达到最大,因此染色温度选择100℃。

2.2.1.3染色时间对染色效果的影响

固定樟树叶10g/L,染液pH值5.01,染色温度100℃,浴比50:1,染色时间分别为15、30、45、60、75、90、105、120min,樟树叶提取液染色羊毛的K/S值见图3。

 图3 染色时间对羊毛染色效果的影响

由图3可以看出,随着染色时间的延长,染色羊毛的K/S值逐渐增大,60min后染色羊毛的K/S值增加幅度减小甚至略有下降,综合考虑,染色时间选择60min。

2.2.1.4硫酸钠用量对染色效果的影响

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