摘要:研究了從中藥虎杖中提取天然染料,并對其酸堿、熱穩定性進行了分析。為了提高其對棉織物的上染率,實驗對棉織物進行了陽離子化改性。研究發現虎杖天然染料具有好的熱穩定性;染料顏色在酸性條件下為黃色,在堿性介質下為紅棕色;同時確定了虎杖天然染料的最佳提取工藝為:5g/L提取促進劑ZS-1、溫度100℃、物料比1∶30、時間2h;棉織物最佳改性工藝為:改性劑濃度10%(owf)、NaOH用量10g/L、溫度80℃、時間30min;虎杖天然染料對改性棉織物最佳染色工藝:pH值4.0~6.0、溫度100℃、時間60min、NaCl用量5~10g/L。
關鍵詞:天然染料;虎杖;陽離子改性;棉織物
0前言
研究應用天然染料染色,既符合科學的發展觀,也是綠色生態紡織的需求。但目前對天然染料的研究還剛剛起步,存在一些不足,如色譜不全,色牢度差,染料利用率不高等,而這些問在天然染料染棉等織物時尤其突出。
本文中的虎杖為常用中藥,價格低廉,來源于蓼科植物,其性微苦、微寒,具有祛風利濕,散瘀定痛,止咳化痰等功效。虎杖提取物作為一種天然色素,色澤自然、安全無毒,又具有抗氧化、穩定性高、抑菌作用強等優點,因此,其作為天然染料在紡織染整上的應用必將有很大的開發前景。為了從虎杖中得到盡可能多的天然染料以及改善其對棉織物的染色性能,實驗重點研究了虎杖天然染料的提取、棉織物的陽離子改性以及染色工藝,最終實現了虎杖天然染料在棉織物上的成功應用。
1實驗部分
1.1 材料、藥品與儀器
材料:100%純棉織物、虎杖(杭州中藥飲片廠)。
藥品:冰醋酸(AR)、氫氧化鈉(AR)、提取促進劑ZS-1(AR)、陽離子改性劑G(自制)。
儀器:TS-2型振蕩水浴鍋(國華企業),IR-12型紅外線染色機(杭州三錦科技有限公司),CARY50conc型紫外可見光分光光度計(美國瓦里安公司),pHS-2C型精密pH計(上海科),SF600X計算機測色配色儀(Datacolor),Nicolet.5700傅里葉紅外光譜儀(美國熱電公司)。
1.2實驗方法
1.2.1天然染料提取
將虎杖用粉碎機粉碎過50目,按本文2.1節最佳工藝提取,過濾得提取液作為濃度100%的虎杖天然染料。
1.2.2棉織物改性
工藝:常溫下將棉織物放入改性液,以1.5℃/min的升溫速率升溫至改性溫度,恒溫20~40min,改性完畢后水洗,烘干。條件:改性劑濃度6%~10%,NaOH用量6~10g/L;溫度70~90℃,浴比1∶50。
1.2.3染色
工藝:常溫入染,以1.5℃/min的速率升溫至染色溫度,恒溫60min,水洗,烘干;
條件:染料濃度20%(設提取液濃度為100%,實驗中的染料濃度均相對于提取液濃度),染浴pH值4~9;浴比1∶50,染色溫度60~100℃。
1.2.4吸光度測定
取虎杖天然染料1mL,pH為6.0的醋酸水溶液定容至100mL后,用紫外可見光分光光度計,pH為6.0的醋酸水溶液做參比液,在波長350~700nm范圍內測定其吸收光譜。測定得虎杖λmax=430nm,實驗各吸光度均在此條件下測定。
1.2.5顏色特征值測試
顏色特征值:a*、b*以及K/S值通過SF600XDatacolor計算機測色配色儀測定。測試條件:D65光源10°視角。
1.2.6耐洗色牢度測定
參照GB/T3921.3—1997《紡織品色牢度試驗耐洗色牢度》試驗方法。
2結果與討論
2.1虎杖天然染料提取及其穩定性
2.1.1虎杖天然染料提取工藝條件確定
虎杖天然染料提取率受到溫度、時間、物料比和提取劑ZS-1的用量4個因素影響。為了全面考察這4個因素的影響,設計了4因素3水平正交實驗(L9(34))表1進行實驗,實驗結果與分析見表2。
從表2中可以看出,各因素對虎杖天然染料提取效果影響的主次順序是:提取促進劑ZS-1的用量>提取溫度>提取時間>物料比。
隨提取劑ZS-1用量的增大,提取率增大顯著,其主要原因是提取劑ZS-1使虎杖天然染料在水中的溶解性大大增強,導致提取率也就隨之增加。隨溫度的提高提取率增大也比較明顯,主要原因是由于溫度升高后,染料分子熱運動加劇,提取物相對溶于水中的速度就增大,從而在單位時間里提取量就隨之增大。提取物料比和提取時間的影響相對較小,物料比從10增大到30以及提取時間從1h增加到3h,提取率略微增加,綜合考慮,虎杖天然染料的最佳提取工藝為:促進劑ZS-1的用量5g/L、溫度100℃、物料比1∶30、提取時間2h。
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