摘要:研究了从中药虎杖中提取天然染料,并对其酸碱、热稳定性进行了分析。为了提高其对棉织物的上染率,实验对棉织物进行了阳离子化改性。研究发现虎杖天然染料具有好的热稳定性;染料颜色在酸性条件下为黄色,在碱性介质下为红棕色;同时确定了虎杖天然染料的最佳提取工艺为:5g/L提取促进剂ZS-1、温度100℃、物料比1∶30、时间2h;棉织物最佳改性工艺为:改性剂浓度10%(owf)、NaOH用量10g/L、温度80℃、时间30min;虎杖天然染料对改性棉织物最佳染色工艺:pH值4.0~6.0、温度100℃、时间60min、NaCl用量5~10g/L。
关键词:天然染料;虎杖;阳离子改性;棉织物
0前言
研究应用天然染料染色,既符合科学的发展观,也是绿色生态纺织的需求。但目前对天然染料的研究还刚刚起步,存在一些不足,如色谱不全,色牢度差,染料利用率不高等,而这些问在天然染料染棉等织物时尤其突出。
本文中的虎杖为常用中药,价格低廉,来源于蓼科植物,其性微苦、微寒,具有祛风利湿,散瘀定痛,止咳化痰等功效。虎杖提取物作为一种天然色素,色泽自然、安全无毒,又具有抗氧化、稳定性高、抑菌作用强等优点,因此,其作为天然染料在纺织染整上的应用必将有很大的开发前景。为了从虎杖中得到尽可能多的天然染料以及改善其对棉织物的染色性能,实验重点研究了虎杖天然染料的提取、棉织物的阳离子改性以及染色工艺,最终实现了虎杖天然染料在棉织物上的成功应用。
1实验部分
1.1 材料、药品与仪器
材料:100%纯棉织物、虎杖(杭州中药饮片厂)。
药品:冰醋酸(AR)、氢氧化钠(AR)、提取促进剂ZS-1(AR)、阳离子改性剂G(自制)。
仪器:TS-2型振荡水浴锅(国华企业),IR-12型红外线染色机(杭州三锦科技有限公司),CARY50conc型紫外可见光分光光度计(美国瓦里安公司),pHS-2C型精密pH计(上海科),SF600X计算机测色配色仪(Datacolor),Nicolet.5700傅里叶红外光谱仪(美国热电公司)。
1.2实验方法
1.2.1天然染料提取
将虎杖用粉碎机粉碎过50目,按本文2.1节最佳工艺提取,过滤得提取液作为浓度100%的虎杖天然染料。
1.2.2棉织物改性
工艺:常温下将棉织物放入改性液,以1.5℃/min的升温速率升温至改性温度,恒温20~40min,改性完毕后水洗,烘干。条件:改性剂浓度6%~10%,NaOH用量6~10g/L;温度70~90℃,浴比1∶50。
1.2.3染色
工艺:常温入染,以1.5℃/min的速率升温至染色温度,恒温60min,水洗,烘干;
条件:染料浓度20%(设提取液浓度为100%,实验中的染料浓度均相对于提取液浓度),染浴pH值4~9;浴比1∶50,染色温度60~100℃。
1.2.4吸光度测定
取虎杖天然染料1mL,pH为6.0的醋酸水溶液定容至100mL后,用紫外可见光分光光度计,pH为6.0的醋酸水溶液做参比液,在波长350~700nm范围内测定其吸收光谱。测定得虎杖λmax=430nm,实验各吸光度均在此条件下测定。
1.2.5颜色特征值测试
颜色特征值:a*、b*以及K/S值通过SF600XDatacolor计算机测色配色仪测定。测试条件:D65光源10°视角。
1.2.6耐洗色牢度测定
参照GB/T3921.3—1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度》试验方法。
2结果与讨论
2.1虎杖天然染料提取及其稳定性
2.1.1虎杖天然染料提取工艺条件确定
虎杖天然染料提取率受到温度、时间、物料比和提取剂ZS-1的用量4个因素影响。为了全面考察这4个因素的影响,设计了4因素3水平正交实验(L9(34))表1进行实验,实验结果与分析见表2。
从表2中可以看出,各因素对虎杖天然染料提取效果影响的主次顺序是:提取促进剂ZS-1的用量>提取温度>提取时间>物料比。
随提取剂ZS-1用量的增大,提取率增大显著,其主要原因是提取剂ZS-1使虎杖天然染料在水中的溶解性大大增强,导致提取率也就随之增加。随温度的提高提取率增大也比较明显,主要原因是由于温度升高后,染料分子热运动加剧,提取物相对溶于水中的速度就增大,从而在单位时间里提取量就随之增大。提取物料比和提取时间的影响相对较小,物料比从10增大到30以及提取时间从1h增加到3h,提取率略微增加,综合考虑,虎杖天然染料的最佳提取工艺为:促进剂ZS-1的用量5g/L、温度100℃、物料比1∶30、提取时间2h。
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