摘要:研究了從中藥虎杖中提取天然染料,并對(duì)其酸堿、熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。為了提高其對(duì)棉織物的上染率,實(shí)驗(yàn)對(duì)棉織物進(jìn)行了陽離子化改性。研究發(fā)現(xiàn)虎杖天然染料具有好的熱穩(wěn)定性;染料顏色在酸性條件下為黃色,在堿性介質(zhì)下為紅棕色;同時(shí)確定了虎杖天然染料的最佳提取工藝為:5g/L提取促進(jìn)劑ZS-1、溫度100℃、物料比1∶30、時(shí)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(shí)間30min;虎杖天然染料對(duì)改性棉織物最佳染色工藝:pH值4.0~6.0、溫度100℃、時(shí)間60min、NaCl用量5~10g/L。
關(guān)鍵詞:天然染料;虎杖;陽離子改性;棉織物
0前言
研究應(yīng)用天然染料染色,既符合科學(xué)的發(fā)展觀,也是綠色生態(tài)紡織的需求。但目前對(duì)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(shí)尤其突出。
本文中的虎杖為常用中藥,價(jià)格低廉,來源于蓼科植物,其性微苦、微寒,具有祛風(fēng)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(wěn)定性高、抑菌作用強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此,其作為天然染料在紡織染整上的應(yīng)用必將有很大的開發(fā)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(duì)棉織物的染色性能,實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)了虎杖天然染料在棉織物上的成功應(yīng)用。
1實(shí)驗(yàn)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(jìn)劑ZS-1(AR)、陽離子改性劑G(自制)。
儀器:TS-2型振蕩水浴鍋(國(guó)華企業(yè)),IR-12型紅外線染色機(jī)(杭州三錦科技有限公司),CARY50conc型紫外可見光分光光度計(jì)(美國(guó)瓦里安公司),pHS-2C型精密pH計(jì)(上海科),SF600X計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀(Datacolor),Nicolet.5700傅里葉紅外光譜儀(美國(guó)熱電公司)。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1天然染料提取
將虎杖用粉碎機(jī)粉碎過50目,按本文2.1節(jié)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(shè)提取液濃度為100%,實(shí)驗(yàn)中的染料濃度均相對(duì)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(cè)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(jì),pH為6.0的醋酸水溶液做參比液,在波長(zhǎng)350~700nm范圍內(nèi)測(cè)定其吸收光譜。測(cè)定得虎杖λmax=430nm,實(shí)驗(yàn)各吸光度均在此條件下測(cè)定。
1.2.5顏色特征值測(cè)試
顏色特征值:a*、b*以及K/S值通過SF600XDatacolor計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀測(cè)定。測(cè)試條件:D65光源10°視角。
1.2.6耐洗色牢度測(cè)定
參照GB/T3921.3—1997《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)拖瓷味取吩囼?yàn)方法。
2結(jié)果與討論
2.1虎杖天然染料提取及其穩(wěn)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(shí)間、物料比和提取劑ZS-1的用量4個(gè)因素影響。為了全面考察這4個(gè)因素的影響,設(shè)計(jì)了4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)(L9(34))表1進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析見表2。
從表2中可以看出,各因素對(duì)虎杖天然染料提取效果影響的主次順序是:提取促進(jìn)劑ZS-1的用量>提取溫度>提取時(shí)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(qiáng),導(dǎo)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(yùn)動(dòng)加劇,提取物相對(duì)溶于水中的速度就增大,從而在單位時(shí)間里提取量就隨之增大。提取物料比和提取時(shí)間的影響相對(duì)較小,物料比從10增大到30以及提取時(shí)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(jìn)劑ZS-1的用量5g/L、溫度100℃、物料比1∶30、提取時(shí)間2h。
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