葡萄籽染料对毛织物的染色性能-纺织技术中心

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葡萄籽染料对毛织物的染色性能

来源：全球纺织网　发布时间：2014年12月22日

葡萄是全世界广为栽培的水果之一。全世界年产葡萄超过1亿t，我国年产葡萄也已超过500万t，且逐年增加［1］。全世界葡萄约80%用于酿制葡萄酒［2］，7%用于加工果汁及其它葡萄产品。
葡萄籽是葡萄加工过程中产生的副产物，占整粒葡萄质量的4%～6%［1］。因此，我国葡萄籽年产量达到20～30万t，资源丰富易得。葡萄籽中含有5%～8%原花青素［3］。原花青素由多羟基黄烷-3-醇单元构成，是存在于植物中的一大类双黄酮衍生物的天然多酚化合物的总称［4］，具有强抗氧化、高效捕捉亲水相自由基以及改善人体微循环的功效，在医药、化妆品及保健食品等领域广泛应用［3-4］。
奥地利ThomasBechtold［5］等研究了葡萄籽染料对棉织物的染色性能，但未见其用于毛织物染色的报道。本课题组致力于天然染料染色的研究，已对蚕丝织物叶绿素铜钠盐染色［6］、毛织物槐米色素染色［7］、毛织物麻栎壳斗染色等进行了研究［8］，本论文内容主要研究提取自葡萄籽中的植物染料对毛织物的染色性能、染色牢度及抗紫外线性能。
1·试验
1．1织物、试剂与仪器
织物纱支17．2×2tex(58/2)，402根/10cm×225根/10cm，237g/m2全毛华达呢坯布(无锡协新毛纺织有限公司)试剂葡萄籽染料(多酚含量为95%，宝鸡市方晟生物开发有限公司)，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，上海化学试剂有限公司)，pH缓冲剂［由邻苯二甲酸氢钾、混合磷酸盐、硼砂等组成，爱建德固寨(上海)引发剂有限公司］
仪器EL204型电子天平、EL20型教育系列实验室pH计［梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司］，TU-1901双光束紫外可见光-分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)，Rapid常温振荡式染色小样机，Color-Eye7000A电脑测配色系统(美国Macbeth公司

)，Cary50型纺织品紫外线防护因子测定仪(安捷伦科技制造有限公司)，OPS-40IS型立式压力蒸汽灭菌器［上海欧史拓尔实业(集团)有限公司］，DSCQ200差示扫描量热仪(美国TA仪器有限公司)，SW-12AⅡ型耐洗色牢度试验机、Y(B)577II型耐摩擦牢度仪、YG(B)605型熨烫升华色牢度试验仪(温州大荣纺织标准仪器厂)，ATLAS-150S型日晒牢度仪(ATLAS有限公司)。
1．2葡萄籽染料性能分析
1．2．1耐热稳定性
(1)将质量分数为3%的葡萄籽染液分成5份，分别经40、60、80、100和120℃水浴处理1h，冷却至室温，观察其颜色变化，稀释后测定其吸光度。
(2)将适量葡萄籽染料装入铝坩埚并密封，25℃恒温5min，然后以5℃/min升温速率升温至300℃(氮气氛保护，流量50mL/min)，采用DSCQ200差示扫描量热仪测定葡萄籽染料的DSC曲线。
1．2．2耐酸碱稳定性
将质量分数为3%的葡萄籽染液分成8份，分别采用醋酸、纯碱调节至不同的pH值(3～10)，稳定0．5h后采用TU-1901双光束紫外－可见光分光光度计测定不同pH值下染液的吸光度。
1．3葡萄籽染料染色方法
准确称取织物若干份，于60℃洗涤浴中浸泡洗涤30min，去除毛织物表面的油污、蜡质，用清水清洗后待染。
1．3．1直接染色
染色工艺曲线
1．3．2预媒染色
采用不同的媒染剂(铝离子、铁离子媒染剂)预处理织物，
1．3．3后媒染色
毛织物按1．3．1节直接染色法染色，采用铝或铁离子进行后媒处理。媒染剂处理方法同1．3．2节工艺曲线。
1．4性能测试
颜色特征值和K/S值采用Color-Eye7000A测配色系统(D65光源、10°视场)测定染色织物的颜色特征值L*、a*、b*、c*、H°及表观深度K/S值，每种试样的颜色特征值为5个测试点的平均值。耐洗色牢度在SW-12AⅡ型耐洗色牢度试验机上，按GB/T3

921．1—1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度试验》测定。
耐摩擦牢度按GB/T3920—1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定。
耐光色牢度按GB/T8427—1997《纺织品色牢度试验耐光色牢度:日光》测定日晒5h后试样日晒牢度及颜色变化。
耐干热色牢度在YG(B)605型熨烫升华色牢度试验仪上，按GB/T5718—1997《纺织品色牢度实验耐干热(热压除外)色牢度》测定。
抗紫外线性能采用纺织品抗紫外因子测试仪测定染色毛织物的抗紫外线性能，依据AATCC183—2004《紫外辐射通过织物和透过或阻挡性能》［9］，直接计算紫外线UVA波段(315～400nm)和UVB波段(280～315nm)的平均透射率以及紫外线防护指数UPF值［10-11］。
2·结果与分析
2．1葡萄籽染料的性能
2．1．1葡萄籽染料的耐热稳定性
图1为葡萄籽染料溶液分别经40℃、60℃、80℃、100℃、120℃水浴处理1h后的吸光度曲线。
图1中，热处理后的葡萄籽染料溶液的吸光度曲线形态与原样相比没有明显变化，仅吸光度增大，目测染料溶液颜色变深。
图2为葡萄籽染料的DSC曲线。

图2中，葡萄籽染料DSC曲线第一个吸热峰峰顶位于98．3℃，这是葡萄籽染料中的水分蒸发所致。150℃至250℃升温区间的DSC曲线较为平缓，表明其结构没有发生变化。在250℃到300℃出现第二个吸热峰，该峰起始温度257．6℃，结束温度280．3℃，峰顶位于269．3℃，葡萄籽粉末染料由红棕色变为黑色。由此可知，葡萄籽染料在温度250℃以下是稳定的，高于257．6℃时发生热分解，适于羊毛织物常温染色及其它热处理。
2．1．2葡萄籽染料的酸、碱稳定性
图3为葡萄籽染料溶液在不同pH值条件下的UV-Vis曲线。

由图3可知，随着pH值的增大，同一波长下测得的葡萄籽染料溶液吸光度值增大，特别是pH值为8～10时，其在波长300～400nm范围的

曲线形态发生变化，吸光度明显增大，目测到葡萄籽染料溶液颜色变深。这是由于葡萄籽染料主要成分原花青素分子含有较多羟基，其在酸性条件下稳定，但在碱性条件下易发生氧化，从而引起颜色发生较大变化。
2．2葡萄籽染料对羊毛的染色性能
2．2．1葡萄籽染料染色方法的选择
表1为染色方法对葡萄籽染料染色性能的影响。
由表1可知，葡萄籽染料可采用直接染、预媒染和后媒染染色工艺对毛织物染色，不同染色方法可得到不同颜色的毛织物，直接染色可染得颜色均匀的红棕色布样。铁离子媒染剂预媒及后媒染色方法均降低了染色毛织物的a*、b*值，其中b*值降低幅度较大，染色毛织物色相中的绿光和蓝光增强，布样颜色偏蓝。
铝离子媒染剂预媒染色方法的a*值降低，b*值大幅提高，说明染色毛织物色相中的绿光和黄光增强，布样颜色偏黄。铝离子媒染剂后媒染色方法的a*、b*值与直接染色方法近似，所染布样颜色变化不明显。
2．2．2染浴pH值对染色性能的影响
改变染浴pH值(3，4，5，6，7)，按1．3．1节直接染色法对毛织物进行染色，结果见表2。
由表2可知，不同pH值染浴染色的毛织物H°值、K/S值相差不大，表明染浴pH值对染色毛织物的色相、色深等指标没有明显影响。葡萄籽染料的主要组分原花青素含有酚羟基，在水溶液中本身显弱酸性，因此，葡萄籽染料上染羊毛织物的pH值可选用3～6，这样就无需再采用化学试剂调节pH值。
2．2．3染色温度对染色性能的影响
取染浴pH值为6，改变染色温度(50，60，80，90，100℃)，按1．3．1节直接染色法对毛织物进行染色，研究染色温度与K/S值的关系，结果见图4。
图4中，随染色温度升高，K/S值不断增大，说明染色温度升高有利于染料上染。葡萄籽染料中的主要组分原花青素分子较大，而羊毛纤维表面的鳞片层结构比较紧密，低温时难以渗透进入;当染色温度高时，羊毛纤维鳞片张开，较大的染料分子易于扩散进入纤维内部［6］。鉴此

，选取染色温度为100℃。
2．3葡萄籽染料染色毛织物的色牢度
采用2．2节优化工艺条件(pH值4，染色温度100℃)，按1．3．1节直接染色法对毛织物染色，测定其色牢度，以及日晒5h后颜色特征值的变化(表3和表4)。
表3中，毛织物直接染色后的皂洗牢度、摩擦牢度和升华牢度均良好，达3级以上，但日晒牢度较差。
由表4可知，相对于日晒前，日晒后染色毛织物的K/S值达到了4．570，提高了21．1%，明度L*值减小，红绿色调a*值和黄蓝色调b*值增大，饱和度c*值也增大。这说明葡萄籽染色毛织物日晒后颜色变深，且偏红和偏黄，颜色更饱和，色泽更鲜艳。
2．4葡萄籽染料染色毛织物的抗紫外性能
测定按优化工艺直接染色(pH值4，染色温度100℃)的毛织物抗紫外线性能，结果见表5。
表5中，染色后毛织物的UPF指数，约是染色前的30倍，其在UVA和UVB区间的透射率均大幅降低，表明葡萄籽染色毛织物抗紫外线功能很强。
3·结论
(1)葡萄籽染料溶液可在40～120℃热水中稳定存在1h，其热分解起始温度为257．6℃。此外，其本身显酸性，在酸性条件下稳定，但在碱性条件下不稳定。
(2)葡萄籽染料可采用直接染色、铝、铁离子媒染剂预媒染和后媒染等方法对毛织物染色，不同染色方法可得到不同颜色的毛织物。其在100℃、弱酸性条件下(染浴pH3～6)对毛织物的直接染色效果好。
(3)葡萄籽染料染色毛织物的皂洗牢度、摩擦牢度(干、湿)、升华牢度均达3级以上，并具有很强的抗紫外线性能，经日晒后颜色变深。
参考文献:
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［3］姜守霞，孙威．葡萄籽中提取原花青素的研究［J］．应用化工，2005，34(2):108-110．
［4］KongJin

-Ming，ChiaLian-Sai，GohNgoh-Khang，etal．Analysis
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ScienceoffoodandAgriculture，2007，87:2589-2595．
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