碱性条件提取茶叶天然染料及其在蚕丝织物染色中的应用
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槐米天然色素的提取及其对蚕丝的染色工艺研究漆晴;王嘉晟;姚金波;姜会钰【摘要】研究了槐米中的天然提取色素及对蚕丝织物的染色,探究不同的提取条件对芦丁提取效果的影响和槐米色素上染蚕丝织物的最佳条件.通过单因素实验分析提取时间、提取温度、提取pH和提取料液比这四个因素对芦丁提取效果的影响;根据测定提取染液的吸光度,得出最佳的提取条件为提取时间80 min、提取温度80℃、提取pH=8、提取料液比1:15.用最佳提取条件提取的槐米色素对蚕丝织物进行染色,并测试其K/S值、耐摩擦色牢度、耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度,最后,设计了正交实验进行验证.结果表明,合适的工艺为媒染剂用量4%(omf)、染液pH=4、染色时间80 min、染色温度80 ℃.%The extraction of natural pigment in sophorae japonica and dyeing of silk fabricwere studied andthe effects of different extraction conditions on the extraction of rutin and the optimal conditions for the silk fabric dyeing were ex-plored. The effects of four factors on the extraction effect of rutin were analyzed by single factor experiment, including extraction time, temperature, pH and extractionratio of solid to liquid. According to the measured absorbance of extract-ed dye solution, the optimum extraction conditions were as follows: the extraction time was 80 min, the extraction tem-perature was 80 ℃, the extraction pH was 8 and the ratio of extract to liquid was 1:15. The silk fabrics were stained with the extract of sophora japonica under optimal extraction conditions and tested for K/S value, rubbing fastness, soap fastness and light fastness. Finally, orthogonal experiment was designed toverify the results. The results showed that the optimal process wasmordant dosage 4% (omf), dyeing liquor pH = 4, dyeing time 60 min and dyeing temperature 80 ℃.【期刊名称】《染整技术》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】6页(P32-36,39)【关键词】天然色素;槐米;蚕丝;铁媒【作者】漆晴;王嘉晟;姚金波;姜会钰【作者单位】武汉纺织大学化学与化工学院,湖北武汉 430200;武汉纺织大学化学与化工学院,湖北武汉 430200;武汉纺织大学化学与化工学院,湖北武汉 430200;湖北省生物质纤维及生态染整重点实验室,湖北武汉 430200;武汉纺织大学化学与化工学院,湖北武汉 430200;湖北省生物质纤维及生态染整重点实验室,湖北武汉430200【正文语种】中文【中图分类】TS193.5纺织染整是一个高污染、高耗能的产业,生产过程中大量使用的合成染料在生产、染色过程中都会给环境造成严重的污染。
天然植物染料姜黄用于棉织物复合染色研究赵宝艳【摘要】通过姜黄/活性黄复合染色的研究,确定了复合染色最佳工艺条件,并对其耐晒牢度和抗菌性进行了测试.测试发现通过复合染色能够提高织物的耐晒牢度,并且姜黄对金黄色葡萄球菌具有一定的抗菌作用.【期刊名称】《浙江纺织服装职业技术学院学报》【年(卷),期】2016(015)002【总页数】5页(P14-18)【关键词】植物染料;姜黄;复合染色;抗菌【作者】赵宝艳【作者单位】浙江纺织服装职业技术学院重点实验室,浙江宁波315211【正文语种】中文【中图分类】TS193.8姜黄素作为一种植物染料,色泽鲜艳、着色力强、上染效果好、安全无毒,具有抗菌、消炎等功效,但同时由于其水溶性差、对日光敏感,见光易分解,其耐晒牢度很差[1-2]。
目前,姜黄染料作为一种直接染料,已在棉、麻、天丝、竹纤维等纤维素纤维,羊毛、柞蚕丝、桑蚕丝等蛋白质纤维,涤纶纤维等面料织物染色上进行了应用性研究[2]。
虽然已经有人对如何提高姜黄染料的染色性能进行了一些研究,但效果还不是太理想;另外,目前对姜黄染料的染色研究其染色工艺时间都比较长,造成能源浪费。
研究发现通过物理改性可以提高姜黄染料染色牢度,尤其是耐晒牢度;研究为开发出具有高附加值的织物,为企业的产业升级提供了数据支撑,为其进一步产业化奠定了基础。
1.1 实验材料与仪器织物:100%针织纯棉汗布。
药品:姜黄(市售中药材)、活性黄(企业提供)、氯化钠(分析纯)、碳酸钠(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)、金黄色葡萄球菌。
仪器:HH-6数显水浴锅、YG611M日晒气候色牢度仪、PB-10离子酸度计,SE602F电子天平,DKZ-2水浴恒温振荡器、PL602-L电子天平、双人垂直流超净工作台、MJPS-250霉菌培养箱、LDZX-50KBS压力蒸汽灭菌器。
1.2 姜黄染料的提取[3]称取一定量捣碎的姜黄加水萃取后,用200mL容量瓶定容,用分光光度计测定其光密度A,作姜黄提取液吸收光谱曲线。
技术控⾼耐碱性分散染料染⾊⼯艺,涤纶超细纤维在⾼碱性下节能减排!⾼耐碱性分散染料不但适应于在弱酸性条件下对涤纶的染⾊,也适⽤于在中性和碱性条件下对涤纶进⾏染⾊,⼯艺执⾏过程就是把涤纶的前处理和染⾊⼀同进⾏。
以涤锦珊瑚绒为例给出了涤纶超细纤维在⾼碱性达到了节能、减排、降低⽣产成本的⽬的,同时减少了环境污染。
经测试,⾊牢度、⾊光等指标都符合要求,是值得推崇的新⼯艺。
下⾯讲述的是⾼耐碱性分散染料染⾊⼯艺。
⼀、涤锦珊瑚绒的⼀般染⾊⼯艺涤锦珊瑚线⾯料(⼀般是涤锦质量⽐80:20)的染整加⼯,⼀般采⽤先碱性下开纤、碱减量,然后⽔洗中和,再在酸性下染涤纶的的的⼯艺。
染整⼯艺流程如下:⽑坯布→退卷→缝头→预定形→碱减量(开纤)→⽔洗→酸洗中和→⾼温⾼压染⾊→还原清洗→⽔洗→中和→上柔→脱⽔→烘⼲→拉⽑→杭⽑→剪⽑→(摇粒)→拉幅定形→后整理。
1.预定形涤锦珊瑚线的的加⼯,预定形是关鍵的⼀道⼯序,不经过预定形的⽑坯布在经过碱减量(开纤)、染⾊后,珊瑚丝弯曲凌乱,不规整,达不到珊瑚绒的风格。
经过预定形后,珊瑚丝排列规整、顺直且蓬松,底丝结构紧密⽽稳定,在后续染整加⼯过程中不易巻边。
珊瑚⽑坯布的预定形,⼀般温度为165~190C,时间根据车速⽽定,张⼒达到织物平整即可。
2.碱减量(开纤)在印染⼯⼚中,采⽤液碱(⼀般30%的液碱⽤量5~8g/L,也可以⽤⽚碱换算⽤量)进⾏碱减量(开纤),将涤纶纤维中的⽔溶性聚酯溶解掉,原本粘合在⼀起的涤/锦两种纤维丝条分散松,成为涤/锦超细纤维单丝束。
再经过⽔洗、酸中和,使布⾯不含碱液,呈中性或弱酸性,有利于后⾯⼯序在⾼温⾼压条件下酸性染⾊。
在上述染整加⼯过程中,纤维减量率⼤约为5.0%~6.0%,减量率不⾜会影响⼿感,减量率太⼤会破坏织物纤维结构,影响强⼒等。
必须经过实验,找出合理的⽤碱量,制定合理的的⼯艺条件保证减量率稳定正常的范围内,不能超过7%~8%染整加⼯过程消耗⼤量的⽔、冰醋酸,电⼒、蒸汽⽤量都⽐较⼤,同时排放了⼤量的碱性污⽔,⽆形中增加了⽣产成本。
植物染料在纺织印染领域中的应用进展程浩南【摘要】为了进一步推广植物染料在纺织印染中的应用,首先对常见植物染料的种类及性能进行概述,然后以茜草、姜黄、紫草和靛蓝为代表综述其在纺织印染领域中的应用.结果显示:大量的植物染料被应用于纺织印染领域当中,但也存在着原料供应链系统不成熟、色素提取效率较低且提取成本较高、织物直接上染率及色牢度有待提升的问题,需要采取各种措施进一步解决这些问题才能更好的推动植物染料在纺织印染领域中的应用.【期刊名称】《化纤与纺织技术》【年(卷),期】2019(048)003【总页数】4页(P23-26)【关键词】植物染料;纺织印染;提取效率;上染率;染色牢度【作者】程浩南【作者单位】江西服装学院, 江西南昌330201;江西现代服装工程技术研究中心, 江西南昌330201【正文语种】中文【中图分类】TS190 前言印染作为纺织行业重要的组成环节,其在提供纺织品丰富色彩的同时也会造成一定的环境污染问题,尤其是大量合成染料的应用加剧了该问题造成的严重后果。
随着《新环保法》的严格实施,传统纺织印染面临巨大的生存压力,纺织绿色印染已成为发展趋势[1]。
绿色染料、高效染整技术及后期污水处理技术的开发将是绿色印染发展的重要内容。
其中植物染料作为最早应用的绿色染料,其源于自然、资源丰富且可自然降解[2]。
近年来,大量的植物染料被应用于纺织印染领域,并获得了较多的研究成果[3]。
本文通过参考相关的文献,首先对常见植物染料的种类及性能进行总结,然后综述其在纺织印染领域中的应用,为进一步推广植物染料在纺织印染中的应用提供理论参考。
1 植物染料的概述及种类植物染料是从自然界直接获取的植物根、茎、叶、果实及表皮中萃取得到的一类染料[4]。
我国作为应用植物染料较早的国家之一,已经拥有数千年的植物印染历史。
其中在商周时期已经设置了专门的机构负责收集各种植物染料用于贵族服饰的染色,且这时的植物染料的品种和数量也已初具规模[5]。
研究与技术丝绸JOURNALOFSILK抗紫外剂改性石榴皮色素及其功能性染色ModificationofpomegranatepeelpigmentwithreactiveUV ̄absorbentanditsfunctionaldyeingforsilk姜㊀健1ꎬ吴晓杰1ꎬ刘㊀宇1ꎬ宋㊀娇1ꎬ2ꎬ路艳华1ꎬ黄凤远1(1.辽东学院化工与机械学院ꎬ辽宁丹东118003ꎻ2.沈阳化工大学化学工程学院ꎬ辽宁沈阳110142)摘要:为提高蚕丝织物的功能性和附加值ꎬ文章采用抗紫外剂改性天然染料石榴皮色素染色蚕丝织物ꎮ通过单因素实验确定改性反应最佳pH值ꎬ探讨了改性反应的机理ꎬ研究了染浴pH值对织物染色性能及抗紫外性能的影响ꎮ结果表明ꎬ染浴pH值分别为3.0㊁4.0㊁5.0㊁6.0时ꎬ相同pH值染浴中ꎬ改性后石榴皮色素染色织物的K/S值高于改性前ꎮ染浴pH值分别为3.0㊁4.0㊁5.0㊁6.0㊁7.0时ꎬ改性后石榴皮色素染色织物的抗紫外性能显著提高ꎬ相同pH值染浴中UPF比值在1.87~2.57ꎮ染浴pH值为3.0时ꎬ改性前㊁后石榴皮色素染色织物的K/S值均较高ꎬ耐皂洗色牢度及耐摩擦色牢度达4~5级ꎬUPF值分别为24.54和10.73ꎮ关键词:抗紫外剂ꎻ石榴皮色素ꎻ蚕丝织物ꎻ染色性能ꎻ抗紫外性能中图分类号:TS193.62ꎻO629.9㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:10017003(2023)10004508引用页码:101107DOI:10.3969/j.issn.1001 ̄7003.2023.10.007收稿日期:20230315ꎻ修回日期:20230914基金项目:国家自然科学基金项目(51873084)ꎻ辽宁省教育厅高校基本科研项目(LJKMZ20221754)ꎻ辽东学院国家级大学生创新创业训练项目(202211779040)作者简介:姜健(1969)ꎬ女ꎬ副教授ꎬ主要从事纺织品生态染整及应用ꎮ通信作者:黄凤远ꎬ教授ꎬhuangfengyuan@hotmail.comꎮ㊀㊀石榴是石榴属落叶灌木或小乔木ꎬ又称安石榴㊁若榴等[1]ꎮ石榴的干燥果皮是一味传统中药ꎬ在中国历版药典中都有记载ꎬ其性酸㊁温㊁涩ꎬ且具有止血㊁止泻㊁驱虫等效果ꎬ石榴皮质量约占石榴总质量的20%~30%[1 ̄2]ꎮ石榴皮提取物含有天然黄色素成分ꎬ作为天然染料应用于织物染色古已有之ꎬ因此也称为石榴皮染料㊁石榴皮色素[3]ꎮ石榴在中国新疆㊁陕西㊁四川㊁云南等地广泛种植[4]ꎮ由于对石榴汁㊁石榴酒㊁石榴种子油的加工生产ꎬ除少量果皮用于药材外ꎬ大量的果皮变成废弃物ꎬ因此石榴皮色素具有来源广㊁成本低的特点[5]ꎮ石榴皮含有多酚㊁黄酮㊁氨基酸㊁微量元素等多种化学成分[6 ̄7]ꎬ其中多酚类化合物约占石榴皮干重的10.4%~21 3%ꎬ是石榴皮色素的主要成分[8]ꎮ石榴多酚主要包括安石榴苷㊁没食子酸㊁石榴皮素㊁石榴皮鞣素㊁鞣花酸㊁儿茶素㊁原花青素等化合物[7]ꎬ其中安石榴苷含量最高ꎬ约占石榴皮总酚含量的65.75%[2]ꎮ真丝织物细腻柔滑ꎬ吸湿透气ꎬ是夏季服装的常用面料[9]ꎮ但真丝织物特性轻薄ꎬ其防御紫外线性能较弱ꎬ且吸湿后易产生异味ꎮ采用具有抗菌性㊁抗紫外功能的天然染料染色真丝织物可提高织物的功能性和附加值ꎬ用于制备高档服装面料[10 ̄11]ꎮ研究结果表明ꎬ安石榴苷与鞣花酸均有抗氧化㊁抗菌㊁抗肿瘤㊁保护心血管等多种功效[6]ꎮ石榴皮色素作为染料可赋予织物一定的抗氧化性㊁抗菌性及抗紫外性能[3ꎬ12]ꎮ为提高色素的紫外线吸收性能ꎬ采用反应性抗紫外剂对石榴皮色素进行改性ꎬ制备改性石榴皮色素ꎬ提高染料的紫外线吸收性能ꎬ可赋予染色织物一定的抗紫外㊁抗菌㊁抗氧化等功能[13 ̄14]ꎮ安石榴苷和鞣花酸的结构式如图1所示ꎮ图1㊀安石榴苷和鞣花酸结构式Fig.1㊀Structureofpunicalaginandellagicacid本研究采用水提醇沉法提取石榴皮色素ꎬ采用反应性抗紫外剂在碱性条件下与石榴皮色素中多酚类物质反应ꎬ制备改性石榴皮色素ꎮ并以改性前㊁后的石榴皮色素在不同pH值条件下对桑蚕丝电力纺进行染色ꎬ制得一系列色光不同的蚕丝织物ꎮ进一步探究pH值对蚕丝织物颜色特征㊁染色性能及抗紫外性能的影响ꎮ54Vol.60㊀No.10ModificationofpomegranatepeelpigmentwithreactiveUV ̄absorbentanditsfunctionaldyeingforsilk1㊀实㊀验1.1㊀材料与仪器桑蚕丝电力纺ꎬ平方米质量42g/m2ꎬ经线55线/cmꎬ纬线67线/cmꎮ石榴皮(河北省安国市御颜坊中药材有限公司)ꎬ质量分数为47.99%㊁1.039g/mL的HuntsmanUV ̄SunCelLiq(UV ̄SCL)反应性阴离子型紫外线吸收剂(苏州雅图纺织助剂有限公司)ꎬ乙醇㊁碳酸钠㊁醋酸㊁氯化钠均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司)ꎮHAO ̄300B摇摆式高速粉碎机(广州市赛豪机械有限公司)ꎬRE ̄2000A型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)ꎬPHS ̄3C型pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司)ꎬTU ̄1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)ꎬSpectrum100红外光谱仪(PerkinElmerIncꎬUSA)ꎬSHA ̄C型水浴振荡器(巩义市英峪予华仪器厂)ꎬXW ̄ZDR型低噪振荡式染样机(靖江新旺染整设备厂)ꎬColor ̄Eye7000A型计算机测色配色仪(X ̄Rite公司)ꎬSW ̄12AⅡ型耐洗色牢度试验机㊁Y ̄571B型摩擦色牢度试验仪(温州市大荣纺织仪器有限公司)ꎬLabsphereUV ̄2000F型紫外透射率分析仪(美国Lab ̄sphereInc)ꎮ1.2㊀石榴皮色素的提取及化学改性1.2.1㊀石榴皮色素的提取将石榴皮干燥㊁粉碎后过60目筛ꎬ称取石榴皮粉按照1︰6加入去离子水ꎬ浸泡5hꎬ80ħ水浴加热60minꎮ抽滤ꎬ得到石榴皮色素提取液ꎮ将石榴皮提取液逐滴滴入无水乙醇中ꎬ以除去絮状果胶沉淀ꎬ静置2~4hꎮ过滤ꎬ旋转蒸发ꎬ制得固体石榴皮色素[15]ꎮ1.2.2㊀不同pH值条件下石榴皮色素改性反应准确称取0.043g石榴皮色素(按鞣花酸计ꎬ相对分子质量为302g/molꎬ约为0.14mmol)ꎬ按照鞣花酸与UV ̄SCL近似摩尔比为1.0︰2.8ꎬ移取460μL抗紫外剂UV ̄SCLꎬ分别加入pH值为8.0㊁8.5㊁9.0㊁9.5的Na2CO3溶液30mLꎬ在水浴振荡器中70ħ连续振荡40minꎬ过滤ꎬ得到改性石榴皮色素溶液ꎮ旋转蒸发ꎬ制得固体改性石榴皮色素ꎮ测定改性前㊁后石榴皮色素及UV ̄SCL的FTIR光谱ꎬ通过观察在1240cm-1附近是否出现芳香醚中C O(ϕ)键的反对称伸缩振动νC O(ϕ)(反应机理见2.1)[16]以确定改性反应的最佳pH值条件ꎮ1.3㊀直接染色法染色工艺采用改性前㊁后石榴皮色素在不同pH值染浴中对蚕丝织物进行染色ꎮ用HAc和Na2CO3溶液调节染浴的pH值ꎮ染色过程在低噪振荡式染样机中进行ꎮ石榴皮色素与织物质量比为8.6%ꎬ浴比为60︰1ꎮ染浴温度由室温以2ħ/min的速度升至70ħꎬ加入1.5gNaClꎬ保温60minꎮ染色完毕ꎬ织物经冷水洗涤3~4次ꎬ洗去浮色ꎬ自然晾干ꎮ1.4㊀测试方法1.4.1㊀FTIR光谱和紫外可见吸收光谱测试将石榴皮色素㊁抗紫外剂UV ̄SCL及不同pH值条件下改性的石榴皮色素经干燥㊁研磨后与KBr压片ꎬ使用FTIR光谱仪测定红外光谱图ꎮ称取0.043g石榴皮色素ꎬ移取460μL抗紫外剂UV ̄SCLꎬ分别溶于30mL去离子水中ꎬ制得石榴皮色素溶液及抗紫外剂UV ̄SCL溶液ꎮ称取0.043g石榴皮色素ꎬ加入460μLUV ̄SCLꎬ在1.2.2确定的最佳反应条件下进行改性反应ꎬ制得改性石榴皮色素溶液ꎮ准确移取上述溶液1mL稀释至100mLꎬ在波长200~700nm内进行光谱扫描ꎬ测定紫外可见吸收光谱ꎮ1.4.2㊀颜色表征采用电脑测色配色仪测定改性前㊁后石榴皮色素染色织物的K/S值和颜色坐标值(明暗度[L∗]ꎬ红绿值[a∗]ꎬ黄蓝值[b∗]及艳度[c∗])ꎮ将织物折叠两次ꎬ得到四层厚正方形待测样品ꎮ在D65光源㊁10ʎ标准视角下ꎬ对染色织物不同部位测定5次取平均值ꎮ1.4.3㊀染色牢度测试染色织物耐皂洗色牢度按照GB/T3921 2008«纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度»标准进行测试ꎬ耐摩擦色牢度按照GB/T3920 2008«纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度»标准进行测试ꎮ1.4.4㊀紫外线防护性能及其耐洗性测试按照GB/T18830 2009«纺织品防紫外线性能的评定»标准ꎬ采用紫外透射率分析仪测试织物的紫外线透射率(T)和紫外线防护系数(UPF值)ꎬ每个样品取5个不同位置测试ꎬ取平均值ꎮ在耐洗色牢度试验机中进行织物抗紫外性能的耐洗性测试ꎮ按照织物耐皂洗色牢度方法进行洗涤ꎬ洗涤条件为标准皂片5g/Lꎬ时间30minꎬ温度40ħꎬ浴比50︰1ꎮ此洗涤过程重复1次㊁5次㊁10次和30次后ꎬ用自来水漂洗10minꎬ将织物自然晾干ꎬ测试织物的UPF值ꎮ2㊀结果与分析2.1㊀石榴皮色素改性反应机理水溶性㊁反应性抗紫外剂UV ̄SCL是基于NꎬN 二苯基乙二酰胺(草酰苯胺)基团的阴离子型紫外线吸收剂ꎬ如图2所示ꎮ在碱性条件下ꎬ抗紫外剂UV ̄SCL可水解生成乙烯64第60卷㊀第10期抗紫外剂改性石榴皮色素及其功能性染色砜基团ꎮ石榴皮多酚分子中酚羟基在碱性条件下可解离生成羟基氧负离子ꎬ通过亲核加成反应ꎬUV ̄SCL以芳香醚键与石榴皮多酚分子连接ꎬ生成改性石榴皮色素[13ꎬ17]ꎮ以鞣花酸与UV ̄SCL反应为例ꎬ其反应机理如图3所示ꎮ通过比较不同pH值条件下改性石榴皮色素FTIR谱图中是否存在芳香醚键ꎬ可以推断是否发生了改性反应ꎬ从而确定改性反应最佳pH值条件ꎮ图2㊀抗紫外剂UV ̄SCL结构示意Fig.2㊀StructurediagramofUV ̄absorbentUV ̄SCL图3㊀鞣花酸与反应性抗紫外剂UV ̄SCL反应机理Fig.3㊀MechanismofthemodificationofellagicacidwithareactiveUV ̄absorbentUV ̄SCL2.2㊀FTIR光谱和紫外可见吸收光谱2.2.1㊀FTIR光谱分析石榴皮色素㊁UV ̄SCL及不同pH值条件下改性的石榴皮色素的FTIR光谱图如图4所示ꎮ由图4(a)可见ꎬ石榴皮色素在3500~3200cm-1内较宽的吸收峰是分子间氢键的伸缩振动ꎬ在3447cm-1处的吸收峰表明石榴皮色素分子间存在缔合的酚羟基ꎮ在2884cm-1处的吸收峰为甲基C H键的对称伸缩振动ꎬ1738cm-1处的吸收峰为与芳环相连的酯羰基C O键的伸缩振动ꎬ1626cm-1处的吸收峰为苯环C C键的伸缩振动ꎬ1327cm-1处为酚的C OH伸缩振动[16]ꎮ这些基团的存在表明石榴皮色素分子中存在苯环及酚羟基 OHꎬ符合石榴皮色素组成物质的基本结构ꎮ由图4(b)可见ꎬ抗紫外剂UV ̄SCL在3452cm-1处的吸收峰为胺基N H键的伸缩振动ꎬ1680㊁1569cm-1处的峰分别为酰胺Ⅰ的C O键伸缩振动和酰胺Ⅱ的N H键弯曲振动ꎬ1618㊁1516cm-1处的吸收峰为苯环C C键的伸缩振动ꎮ这些峰来自于抗紫外剂中的NꎬN 二苯基乙二酰胺基团ꎮ2926cm-1处的吸收峰为亚甲基C H键的反对称伸缩图4㊀石榴皮色素㊁UV ̄SCL及不同pH值条件下改性石榴皮色素FTIR光谱图Fig.4㊀FTIRspectraofpomegranatepeelpigmentꎬUV ̄SCLandmodifiedpomegranatepeelpigmentpreparedatdifferentpHvalues振动ꎬ1365㊁1140cm-1处的吸收峰分别为砜基O S O的反对称和对称伸缩振动ꎬ1225㊁1184cm-1处的吸收峰为硫酸盐及磺酸盐中 SO3基团的反对称伸缩振动ꎬ1106㊁1037cm-1处的吸收峰分别为两种盐中 SO3基团的对称伸缩振动ꎮ上述观察表明ꎬ反应性抗紫外剂UV ̄SCL分子内含有砜基ꎬ具有基于草酰苯胺和硫酸盐㊁磺酸盐的结构特征ꎬ符合阴离子特性[13ꎬ17]ꎮ芳香醚中C O C键两边连接的基团不同ꎬ两个C O键的伸缩振动频率差别很大ꎮ与芳环相连的C O(ϕ)基团约在1240cm-1附近出现吸收峰ꎬ与烷基相连的C O键伸缩振动频率在1040cm-1附近ꎮ通过比较改性前㊁后石榴皮色素及UV ̄SCL的FTIR光谱图在1240cm-1附近是否出现芳香醚C O(ϕ)基团的伸缩振动吸收峰ꎬ可以判断石榴皮色素是否发生了改性反应ꎮ由图4(c~f)可见ꎬ改性石榴皮色素的FTIR光谱图明显不同于石榴皮色素和UV ̄SCL的光谱图ꎮpH值为8.0㊁8.5㊁9.0㊁9.5条件下改性石榴皮色素在3500~3200cm-1内的吸收峰明显减弱ꎬ表明酚羟基解聚且数量减少ꎮpH值为8.0㊁8.5㊁9.0条件下改性石榴皮色素在1275cm-1处较强的吸收峰为芳香醚键中C O(ϕ)基团的74Vol.60㊀No.10ModificationofpomegranatepeelpigmentwithreactiveUV ̄absorbentanditsfunctionaldyeingforsilk反对称伸缩振动[16]ꎬ表明石榴皮色素发生了改性反应ꎬ生成了改性石榴皮色素ꎮ改性石榴皮色素中芳香醚键烷基一侧连接吸电子砜基O S Oꎬ使芳香醚键中O C O键电子云密度向烷基方向移动ꎬ产生诱导效应ꎬ从而使芳香醚键中与芳环相连的C O键伸缩振动频率增加ꎬ由1240cm-1移动至1275cm-1ꎮ由于石榴皮色素在pH值大于8.5时容易出现褐变ꎬ考虑到色素的稳定性与反应活性ꎬ改性反应最佳pH值为8.0ꎮ2.2.2㊀紫外可见吸收光谱石榴皮色素㊁UV ̄SCL及pH值为8.0条件下制备的改性石榴皮色素的紫外可见吸收光谱如图5所示ꎮ由图5可知ꎬ石榴皮色素的最大吸收波长分别为261㊁360nmꎬ其中261nm的吸收峰对应于发色团C C共轭体系π π∗的跃迁ꎬ360nm处的吸收峰为石榴皮色素的特征吸收峰[5ꎬ12]ꎮUV ̄SCL最大吸收波长为289nmꎬ改性石榴皮色素在紫外区的最大吸收波长为284nmꎮ相同浓度的石榴皮色素改性后ꎬ紫外区最大吸收波长下的吸光度明显增大ꎬ表明改性后石榴皮色素的紫外线吸收能力增强ꎮ图5㊀石榴皮色素㊁UV ̄SCL及改性石榴皮色素紫外可见吸收光谱Fig.5㊀UV ̄VisabsorptionspectraofpomegranatepeelpigmentꎬUV ̄SCLandmodifiedpomegranatepeelpigment2.3㊀pH值对染色织物颜色特征值的影响2.3.1㊀石榴皮色素染色织物的颜色特征按照1.3染色工艺采用石榴皮色素对桑蚕丝织物进行染色ꎬ染浴的pH值分别用HAc和Na2CO3溶液调节为3.0㊁4 0㊁5.0㊁6.0㊁7.0㊁9.0㊁10.0ꎬ染色织物的K/S值曲线及颜色特征值如图6所示ꎮ由图6可知ꎬ不同pH值染浴中石榴皮色素染色织物的K/S值曲线形态接近ꎬ最大吸收波长均在400nmꎬ织物呈现一系列由棕黄色至浅紫色色光ꎮ染浴pH值为3.0㊁4.0㊁5.0时ꎬ随染浴pH值增大ꎬ最大吸收波长下染色织物K/S值逐渐下图6㊀石榴皮色素染色织物的K/S值曲线及颜色特征值Fig.6㊀K/Scurveandcolorparametersofsilkfabricsdyedwithpomegranatepeelpigment降ꎬ织物呈现不同浓淡的棕黄色ꎮ染浴pH值为3.0时ꎬ染色织物的K/S值最大ꎮ染浴pH值大于6.0时ꎬ石榴皮色素上色效果很差ꎬ在碱性条件下几乎不上色ꎮ因此ꎬ石榴皮色素染浴最佳pH值为3.0ꎮ2.3.2㊀改性石榴皮色素染色织物的颜色特征按照1.3染色工艺采用改性石榴皮色素对桑蚕丝织物进行染色ꎬ考虑到碱性条件下石榴皮色素染色织物色深值较低ꎬ故改性石榴皮色素只在酸性染浴中进行染色ꎮ染浴的pH值用HAc溶液调节为3.0㊁4.0㊁5.0㊁6.0㊁7.0ꎬ染色织物的K/S值曲线及颜色特征值如图7所示ꎮ图7㊀改性石榴皮色素染色织物的K/S值曲线及颜色特征值Fig.7㊀K/Scurveandcolorparametersofsilkfabricsdyedwithmodifiedpomegranatepeelpigment由图7可知ꎬ不同pH值染浴中改性石榴皮色素染色织物的K/S值曲线形态接近ꎬ最大吸收波长均在400nmꎬ织物呈现一系列浓淡不同的棕黄色色光ꎮ随染浴pH值增大ꎬ最大吸84第60卷㊀第10期抗紫外剂改性石榴皮色素及其功能性染色收波长下染色织物K/S值逐渐下降ꎮ染浴pH值为3.0时ꎬ染色织物的K/S值最大ꎮ染浴pH值为7.0时ꎬ改性石榴皮色素上色效果很差ꎮ因此ꎬ改性石榴皮色素染浴最佳pH值为3 0ꎮ比较图6和图7可知ꎬ改性前㊁后石榴皮色素染色织物的K/S值曲线有着相似的变化规律ꎮ最大吸收波长均在400nmꎬ染浴pH值为3.0时ꎬ最大吸收波长下染色织物的K/S值最高ꎮ在相同pH值的酸性染浴中ꎬ改性后石榴皮色素染色织物的K/S值明显提高ꎮ分析认为这与改性石榴皮色素中存在磺酸基ꎬ增强了色素分子与蚕丝纤维的离子键作用力ꎬ使织物得色量增加有关ꎮ2.4㊀染色牢度测定了染浴pH值为3.0时改性前㊁后石榴皮色素染色织物的耐皂洗色牢度及耐摩擦色牢度ꎬ结果如表1所示ꎮ表1㊀改性前㊁后石榴皮色素染色蚕丝织物的牢度Tab.1㊀Dyeingfastnessofsilkfabricsdyedwithpomegranatepeelpigmentandmodifiedpomegranatepeelpigment洗色牢度和耐摩擦色牢度均在4~5级以上ꎬ尤其是耐皂洗棉㊁丝沾色色牢度和耐干㊁湿摩擦色牢度均为5级ꎬ表明染色织物具有较好的染色牢度ꎮ分析认为这与两方面因素有关:一是石榴皮色素含有多酚物质ꎬ如鞣花酸分子内有4个酚羟基ꎬ按照石榴皮色素与抗紫外剂UV ̄SCL近似摩尔比为1.0︰2.8进行反应时ꎬ只有部分酚羟基发生了反应ꎬ改性石榴皮色素中仍含有酚羟基ꎮ酚羟基可与蚕丝纤维间产生氢键作用ꎬ增强染料对纤维的亲和力ꎮ由于改性前㊁后的石榴皮色素分子中均含有一定数量的酚羟基ꎬ因此改性前㊁后石榴皮色素染色织物的染色牢度均较高ꎮ二是由于改性石榴皮色素分子中含有磺酸基ꎬ除与蚕丝纤维间有氢键作用以外ꎬ还有离子键作用力ꎮ因此ꎬ染色牢度仍较高ꎮ2.5㊀抗紫外性能在不同pH值染浴中改性前㊁后石榴皮色素染色织物的紫外线透射率如图8㊁图9所示ꎬUPF值如图10所示ꎮ由图8和图10可知ꎬ未染色织物的紫外线透射率较高ꎬUPF值仅为4.53ꎬ抗紫外性能较低ꎮ石榴皮色素具有一定的紫外线吸收性能ꎬ因此不同pH值染浴中染色织物都具有一定图8㊀石榴皮色素染色蚕丝织物紫外线透过率Fig.8㊀UVtransmittanceofsilkfabricsdyedwithpomegranatepeelpigment图9㊀改性石榴皮色素染色蚕丝织物紫外透过率Fig.9㊀UVtransmittanceofsilkfabricsdyedwithmodifiedpomegranatepeelpigment图10㊀改性前㊁后石榴皮色素染色及未染色蚕丝织物的UPF值Fig.10㊀UPFvaluesofsilkfabricsundyedanddyedwithpomegranatepeelpigmentandmodifiedpomegranatepeelpigment的抗紫外性能ꎮ染浴pH值为3.0㊁4.0时ꎬ织物的紫外线透射率曲线几乎重合ꎬUPF值接近且较高ꎬ分别为10.73㊁10.75ꎮ由图9和图10可知ꎬ相同pH值染浴中ꎬ改性石榴皮色素染色织物在UVA(420~315nm)和UVB(315~280nm)波段的紫外线透过率均进一步降低ꎮ染浴pH值为3.0㊁4.0㊁5.0时ꎬ织94Vol.60㊀No.10ModificationofpomegranatepeelpigmentwithreactiveUV ̄absorbentanditsfunctionaldyeingforsilk物T(UVA)AV均小于5%ꎬ抗紫外性能显著提高ꎮ染浴pH值为3.0时ꎬ织物的UPF值最高ꎬ为24.54ꎮ将pH值为3.0时改性前㊁后石榴皮色素染色织物进行耐洗性实验ꎬ经1次㊁5次㊁10次和30次洗涤后ꎬ染色织物的UPF值结果如图11所示ꎮ由图11可知ꎬ随洗涤次数增加ꎬ石榴皮色素和改性石榴皮色素染色织物的UPF值均缓慢下降ꎮ经过30次洗涤循环后ꎬ经石榴皮色素和改性石榴皮色素染色的织物的UPF值分别为6.02和18.51ꎬ降幅分别为43.9%和24.6%ꎬ表明石榴皮色素经过改性后ꎬ其染色织物抗紫外性能的耐洗性增强ꎮ分析认为这与改性石榴皮色素中存在酚羟基和磺酸基ꎬ与纤维间既有氢键作用又有离子键作用有关ꎮ图11㊀水洗次数对改性前㊁后石榴皮色素染色织物抗紫外性能的影响Fig.11㊀UVprotectionperformanceofsilkfabricsdyedwithpomegranatepeelpigmentandmodifiedpomegranatepeelpigmentsubjectedtorepeatedlaundering相同pH值染浴中ꎬ改性后与改性前石榴皮色素染色织物的UPF比值在1.87~2.57ꎮ改性石榴皮色素染色织物抗紫外性能的提高ꎬ显然与分子内引入紫外线吸收基团有关ꎮ紫外线吸收基团中存在草酰苯胺基团ꎬ草酰苯胺基团在短波紫外区域315~280nm有较强的吸收ꎬ因此改性石榴皮色素染色织物的抗紫外性能明显提高ꎮ3㊀结㊀论采用水溶性㊁反应性抗紫外剂UV ̄SCL改性石榴皮色素以提高石榴皮色素的紫外线吸收性能ꎬ用改性前㊁后的石榴皮色素在不同pH值染浴中染色蚕丝织物ꎬ主要有以下结论:1)pH值为8.0㊁8.5㊁9.0时改性石榴皮色素红外光谱在1275cm-1处均出现芳香醚键中C O(ϕ)基团的反对称伸缩振动ꎬ表明生成了改性石榴皮色素ꎮ考虑到色素的稳定性ꎬ改性反应最佳pH值选定为8.0ꎮ2)改性后石榴皮色素染色织物的UPF值均高于改性前ꎮ染浴pH值为3.0时ꎬ改性前㊁后石榴皮色素染色织物的K/S值均为最高ꎬ耐皂洗色牢度均为4~5级ꎬ耐摩擦色牢度均为5级ꎬUPF值分别为24.54㊁10.73ꎮ«丝绸»官网下载㊀中国知网下载参考文献:[1]郭海茹ꎬ朱芳娟ꎬ李龙根ꎬ等.石榴皮化学成分研究[J].云南农业大学学报(自然科学)ꎬ2019ꎬ34(2):362 ̄369.GUOHairuꎬZHUFangjuanꎬLILonggenꎬetal.Thechemicalconstituentsfrompunicagranatumpeels[J].JournalofYunnanAgriculturalUniversity(NaturalScience)ꎬ2019ꎬ34(2):362 ̄369.[2]李建科ꎬ李国秀ꎬ赵艳红ꎬ等.石榴皮多酚组成分析及其抗氧化活性[J].中国农业科学ꎬ2009ꎬ42(11):4035 ̄4041.LIJiankeꎬLIGuoxiuꎬZHAOYanhongꎬetal.Compositionofpomegranatepeelpolyphenolsanditsantioxidantactivities[J].ScientiaAgriculturaSinicaꎬ2009ꎬ42(11):4035 ̄4041.[3]武利利ꎬ吕佳宁ꎬ刘秋果ꎬ等.不同酸碱条件下石榴皮色素的提取及其对棉织物的染色应用[J].毛纺科技ꎬ2021ꎬ49(11):23 ̄27.WULiliꎬLÜJianingꎬLIUQiuguo.DyeextractionofpomegranatepeelunderdifferentpHconditionsanditsdyeingapplicationtocottonfabrics[J].WoolTextileJournalꎬ2021ꎬ49(11):23 ̄27.[4]梁超南ꎬ李晋.石榴化学成分及加工研究进展[J].果树资源学报ꎬ2022ꎬ3(2):77 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lowsensitization zeroirritationtothehumanbody biodegradability goodenvironmentalcompatibility andsoon havearousedpeople sattentionagain.Somenaturaldyeshavesuchfunctionsasantibacteriality anti ̄ultravioletandanti ̄oxidation whichcanenhancetheaddedvalueofdyedproducts.Clothingpeoplewearinsummeristhin whichweakenstheprotectionagainstUVrays.Insummer silkfabricsareverypopular.However duetothelightnessandthinnessofsilkfabrics theiranti ̄ultravioletfunctionisweak.TheUV ̄resistantfinishingagentcanimprovetheanti ̄ultravioletpropertyofsilkfabrics.Butthefinishingagentiseasytoberemovedfromthesurfaceofthesilkfabrics andtheanti ̄ultravioletfunctionisnotdurableenough.Thepomegranatepeelpigment containingpolyphenolsubstancessuchaspunicalaginandellagicacid hasantioxidant antibacterialfunctions andanti ̄ultravioletproperties.Themodificationreactionofthenaturaldyeofpomegranatepeelpigmentwithwater ̄solubleandreactiveUV ̄absorbentcouldimprovetheUVabsorptionperformance.Anddyeingandfinishingcanbecarriedoutsimultaneouslywhensilkfabricsaredyedwithmodifiedpomegranatepeelpigment whichreducesthetechnologyprocess.DuetothecombinationofmodifiedpomegranatepigmentandfiberwithvanderWaalsforceandotherforces theanti ̄ultravioletpropertyofthefabricsislong ̄lastingandnoteasytoelute.UV ̄SunCelLiqUV ̄SCLforshort isareactiveandanionicUVabsorberbasedonN N  ̄diphenylacetamideoxaloaniline group andithasgoodwatersolubilityandanti ̄ultravioletproperties.Underalkalineconditions UVabsorberUV ̄SCLcandissociatetoformthevinylsulfonegroupthatcanreactwiththephenolichydroxylgroup.Thephenolichydroxylgroupofpolyphenolmoleculesinthepomegranatepeelpigmentcanbedissociatedunderalkalineconditionstoproduceahydroxy ̄oxygenanion.Throughnucleophilicadditionreaction UV ̄SCLisconnectedwithpolyphenolmoleculesinthepomegranatepeelpigmentbyaromaticetherbondtoproducethemodifiedpomegranatepigment.TheoptimumpHvalueofthemodificationreactionwasdeterminedbyasingle ̄factorconditionexperiment andthemechanismofthemodificationreactionwasdiscussed.Inthisexperiment thepomegranatepeelpigmentbeforeandaftermodificationwasusedtodyesilkfabrics andtheeffectofthepHvalueofthedyeingbathonthedyeingbehaviorandanti ̄ultravioletpropertyofdyedsilkfabricswerestudied.TheresultsshowedthattheantisymmetricstretchingvibrationoftheC O ϕgroupconnectedtothebenzeneringinthearomaticetherbondappearedat1275cm-1intheFTIRspectraofthemodifiedproductsatpHvaluesof8.08.5and9.0indicatingthatthemodifiedpomegranatepeelpigmentwasformed.Consideringthestabilityofpigment theoptimalpHvalueofthemodificationreactionisselectedas8.0.ThecolorlightofsilkfabricsdyedwiththepomegranatepeelpigmentbeforeandaftermodificationisaffectedbythepHvalueofthedyeingbath.Inanacidicdyeingbath therearedifferentshadesofpalebrown andthecolorlightisweakunderneutralandalkalineconditions.WhenthepHvalueofthedyeingbathis3.0theK/Svalueofsilkfabricsdyedwiththepomegranatepeelpigmentbeforeandaftermodificationisthehighest.ThecolordepthofsilkfabricsdyedwiththemodifiedpomegranatepeelpigmentinthesamepHbathishigherthanthatofsilkfabricsdyedwithpomegranatepeelpigmentwhenthepHvalueofthedyeingbathis3.04.05.0and6.0.WhenthepHvalueofthedyeingbathis3.0thecolorfastnesstosoapwashingandfrictionofsilkfabricsdyedwiththepomegranatepeelpigmentbeforeandaftermodificationisrelativelyhigh.Thecolorfastnesstosoapchangingofsilkfabricsisgrade4-5andthecottonandsilkcolorfastnesstosoapwashinganddryandwetfrictionfastnessisgrade5.InthedyeingbathwiththesamepHvalue theUVtransmittanceofsilkfabricsdyedwiththemodifiedpomegranatepeelpigmentislowerthanthatbeforemodification andtheUPFvalueishigherthanthatbeforemodificationwhenthepHvalueofthedyeingbathis3.04.05.06.0and7.0.TheratioofUPFvalueofsilkfabricsdyedwiththemodifiedpomegranatepeelpigmentandtheoriginalpomegranatepeelpigmentrangesfrom1.87to2.57.WhenthepHvalueofthedyeingbathis3.0theUPFvalueofsilkfabricsdyedwithmodifiedpomegranatepeelpigmentisthehighest andtheUPFvalueis24.54.WhenthepHvalueofthedyeingbathis3.0and4.0theUPFvalueofsilkfabricsdyedwithpomegranatepeelpigmentis10.73and10.75respectively.Itisexpectedthattheanti ̄ultraviolet antibacterialandantioxidantpropertiesofthedyedsilkfabricscanbeelevatedbydyeingwiththemodifiedpomegranatepeelpigment whichcanbeusedtopromotethefunctionandaddedvalueofdyedfabrics.Atthesametime dyeingandfinishingcanbecarriedoutinthesamebathandthedurabilityofafunctionofdyedfabricscanbeimproved.Keywords UV ̄absorbent pomegranatepeelpigment mulberrysilkfabrics dyeingbehavior anti ̄ultravioletproperty25。
红苋菜天然植物染料在桑蚕丝织物上的染色性能研究
周雨欣;汝吉东
【期刊名称】《辽宁丝绸》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】探究了红苋菜染料的提取工艺,并将其应用于桑蚕丝织物的染色。
【总页数】2页(P6-7)
【作者】周雨欣;汝吉东
【作者单位】常熟理工学院纺织服装与设计学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS1
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