探讨天然色素在纺织品染色加工中的应用问题,是目前本领域的研究热点问题。人们期待能够使用环境友好型的天然色素替代部分目前广泛使用的合成染料,进而减少污染物的排放量。麻栎(Quercus acutissima Carr.)又名橡树,果实又称橡实,果实壳又称麻栎壳斗。我国麻栎资源分布广泛,20多个省市有分布。仅以麻栎资源丰富的河南南部大别山区为例[1],每年产量估计在500吨左右的橡实大都被弃之山林,未能开发利用;由于大量麻栎树被砍伐用于培养香菇、木耳等食用菌,麻栎资源积蓄出现了较大的负增长。在广西[2],麻栎壳斗用于生产栲胶,但该类栲胶颜色较深,在制革工业上也只能用于鞣制底革,因此,麻栎壳斗作为一种主要的栲胶原料目前也没有得到充分利用。据文献[3],麻栎壳斗中单宁含量约为27%,而单宁易与蛋白质结合[4,5]。本课题组已研究了多种植物染料[6-10],本文主要研究提取自麻栎壳斗的植物染料在毛织物染色中的应用,包括该染料的耐酸、碱稳定性,染浴pH值及铝、铁离子等环保型媒染剂对其染色效果的影响,并研究了该染料染毛织物的动力学。
1·材料和方法
1.1实验材料
干燥的麻栎壳斗产自中国云南。100%羊毛机织物由江苏海澜集团提供。化学试剂冰醋酸、纯碱、烧碱、硫酸铝钾(KAl(SO4)2·12H2O)、硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)均为分析纯,购自上海化学试剂有限公司。
1.2麻栎壳斗粉末染料制备方法
麻栎壳斗褐色粉末染料(以下简称麻栎染料)为实验室自制。所采用的工艺路线为:干燥的麻栎壳斗→适当粉碎→100℃热水提取→过滤去渣→减压浓缩→醇沉除杂→微滤膜组件微滤除杂→喷雾干燥→麻栎染料。采用以上工艺路线,100 g麻栎壳斗能制备染料17.5 g,即制成率为17.5%。
1.3麻栎染料染毛织物方法
经初步对比实验麻栎染料直接染色法、铝媒染剂、铁媒染剂前媒及同浴媒染方法染羊毛织物,发现麻栎染料铝媒、铁媒前媒及同浴染色方法所染毛织物布样颜色不均匀,有色花现象。因此,麻栎染料染羊毛宜选用直接染色或后媒染色方法。采用RY-250/2常温型染样试验机。直接染色方法:浴比25∶1,麻栎染料用量0.4~3 g/L即1%~7%(o.w.f),染浴pH值3~8,40℃起染,以1℃/min升温速率升温至100℃并保温染色60 min。铝离子后媒染工艺:KAl(SO4)2·12H2O用量1%~5%(o.w.f),浴比25∶1,40℃起染,以升温速率1℃/min升至80℃并保温30 min。铁离子后媒染工艺:FeSO4·7H2 O用量0.5%~3%,浴比25∶1,40℃起染,以升温速率1℃/min升温至60℃并保温45 min。染色并媒染后的毛织物试样先采用1 g/L的209洗涤剂洗涤,然后采用清水洗涤。
1.4染色毛织物颜色评价
染色毛织物颜色特征值L、a、b、ΔE,以及K/S等,耐洗、耐摩擦色牢度测试均同文献[7],耐汗渍色牢度采用Y902A型耐汗渍色牢度仪测试。
1.5麻栎染料染毛织物上染速率测试
染色动力学主要研究染料上染纤维的速率以及所经历的过程。染液中的染料分子首先吸附在纤维表面,进而向纤维内部扩散。以麻栎染料用量4%(o.w.f)、浴比25∶1配制染液并预先加热到100℃,迅速向染液中投入待染色织物。于染色不同时间取出织物后,采用澳大利亚Varian公司CARY 100型紫外-可见光分光光度仪分别测试染色前染液以及不同时间取出的染色残液在370 nm处的吸光度,根据以下公式计算麻栎染料在某一时间的上染率,作染色时间与上染率关系曲线,根据该曲线的斜率,即可得知上染速率。
2·结果与讨论
2.1麻栎染料提取温度的确定
图1为以水为溶剂,采用不同温度提取的麻栎染液分光光度曲线。由图1可以看出,麻栎染液在可见光区域没有吸收峰,但在370~500 nm内有明显的吸收。当提取温度在70~100℃范围内,随着提取温度的提高,麻栎提取液分光光度曲线吸光度值增大,即色素浓度提高,不同曲线的形态没有明显变化表明提取液中成分基本稳定。因此,麻栎色素可采用100℃热水提取。本文以下所用麻栎粉末染料就是在100℃条件下制备的。