天然彩棉与染色棉的鉴别

吴紫维，陈继智，王克作，陈益人*



天然彩棉与染色棉的鉴别

吴紫维1，陈继智1，王克作2，陈益人1*

（1 武汉纺织大学 纺织科学与工程学院，湖北 武汉 430073； 2 湖北省纤维检验局，湖北 武汉 430061）

为了解决市面上存在用染色棉冒充天然彩棉的突出问题。本文尝试研究天然彩棉与染色棉的鉴别方法，通过实验，主要分析了pH值对天然彩棉颜色和色素提取液的影响，得出天然棕棉的颜色在酸性条件下向黄绿方向变化，在碱性条件下向黄红方向变化，但染色棕棉的颜色受酸碱性的影响很小；天然彩棉色素提取液吸光度随着pH值的变化而呈现有规律的变化，而染色棕棉色素提取液吸光度不随着pH值的变化而变化。因此可采用pH值对天然彩棉颜色影响和棉纤维色素提取液的酸碱可逆色变反应两种方法鉴别天然棕色棉和染色棕棉，方法简单快捷有效。

天然彩棉；染色棉；鉴别；pH值；吸光度

1 前言

天然彩棉也称有色棉，是指棉纤维中带有天然颜色的棉花类型。由于其纤维具有天然的色彩，纺织过程中无需印染、漂白和煮炼等化学处理，制成的服装色泽自然、质地柔软、富有弹性、不易褪色、穿着舒适，对人体健康无危害，这种棉花又被称为“生态棉”，是绿色环保产品。所以用天然彩棉制成的衣物也被誉为“生态服装”、“环保服装”[1]。目前按照纤维色泽划分，世界上有色棉的基本类型仅有棕色和绿色两种类型[2]。

天然彩棉纤维的基本结构与白色棉是一致的，由外向内依次为初生壁、次生壁和中腔，但在每个部分的具体细节上不同于白色纤维。光学显微镜、透射电镜观察结果表明，彩棉形态结构与白棉相似，但胞腔大、次生胞壁薄，色素主要分布在纤维次生胞壁中。绿棉维次生胞壁中有同轴嗜锇层，白棉和棕棉则不存在，绿棉同轴嗜锇层与蜡质含量、色素有关[3-4]。棕色棉色素类物质只在纤维细胞中腔内沉积，色素物质的外面包被一层蜡质，因而洗涤时颜色加深；而绿色棉色素类物质既在中腔内沉积，也在次生壁内层沉积，因而洗涤时易变色[5]。有研究发现pH值对绿棉坯布色差的影响较大。当pH<4时，坯布呈黄红色；随pH值升高，颜色逐渐向绿色过渡，当pH值为12时色光达到最绿值；当pH>12时，色光返黄。当pH<9时，坯布颜色对温度不敏感，当pH>9时，随温度升高，色差加大[6]。

2 实验部分

2.1 实验材料

天然彩色棕棉6g、白棉6g、NaOH固体、浓HCl溶液、渗透剂、皂洗剂、烧杯若干、玻璃棒、量筒、移液管。

2.2 实验仪器

HH-6数显恒温水浴锅、721N型分光光度计、计时器、电子天平。

2.3 彩棉和染色棉颜色在不同pH值下变化测定

采用彩棉3g，分成三等份，分别放入三个烧杯中，往三个烧杯中分别加入烧碱溶液、盐酸、蒸馏水，浴比1:50，加入1g/L渗透剂的1ml，温度控制在100℃，恒温水浴30min。在同等环境下，做对比试验观察[7]。

2.4 色素提取液在不同pH值下的颜色和吸光度变化测定

在恒温水浴100℃条件下，用NaOH溶液分别提取天然彩色棕棉纤维、染色棕棉纤维的色素，浓缩提取液，在不同酸碱性条件（用HCL溶液和NaOH溶液依次调至pH=1，3，5，7，9，11，13）下，用721N型可见光光度计，固定波长415nm，用去离子水作为参照，分别测定彩棉、染色棉色素提取液在不同pH值下的吸收光度[8]。

3 结果与讨论

3.1 不同pH值对彩棉纤维颜色、染色棉颜色的影响

从天然彩色棕棉的实验结果（图1）和染色棕棉的实验结果（图2）可以看出，对于天然彩色棕棉，在酸、碱、中性3 种条件下，颜色发生很明显的变化，这是由于棕棉的蜡质和果酸保护层受外界条件作用的影响[5]，其颜色变化总的趋势是：碱性条件下红黄色调增加，即颜色加深；在酸性条件下，绿黄色调增加，即颜色变浅；对于染色棕棉而言，在酸、碱、中性3种条件下，颜色变化不明显，染色棉在碱性条件下，由于烧碱具有剥色作用，所以颜色变浅，在中、酸性条件下，颜色几乎没有变化。

图1 天然彩色棕色棉

图2 染色棕色棉

3.2 不同pH值对色素提取液的颜色和吸光度的影响

用NaOH溶液提取样品的色素，浓缩提取液在不同酸碱性条件下，发生颜色变化，且随着酸碱条件的改变，色素提取液的颜色变化可逆，结果如表1所示。天然棕色棉其混纺织物提取出的色素溶液在碱性条件下为棕色溶液，酸性条件下为黄色溶液，且随酸碱性变化，颜色发生突变。

表2是天然棕色棉、染色棕色棉的色素提取液在不同pH值下的吸光度，所测得的吸光度值来反映色素提取液的颜色变化。吸光度越大，透光率越小，颜色越深；反之，颜色越浅。表中可以看出，天然棕色棉色素提取液的吸光度随着pH值的变化而呈现有规律的变化，随着pH值的上升，吸光度上升，在酸碱变化处有突变，这与观察到的色素提取液的色变规律是一致的。

表1 色素提取液酸碱可逆色变

表2 天然彩色棕棉在不同pH值条件下的吸光度

4 结论

通过pH值对天然彩棉、染色棉颜色的影响与色素提取液的酸碱变色可逆现象两种方法鉴别天然彩棉与染色棉，主要得出了以下几方面结论：

（1）天然彩棉是含有天然色素的棉花，主要有棕色棉和绿色棉两种。天然彩棉的颜色会因pH值的改变而发生变化。天然棕棉在酸性条件下颜色会向绿黄方向变化，明度增大；在碱性条件下会向红黄方向变化，明度变化很小。

（2）天然棕棉及其混纺织物色素提取液随酸碱性变化，颜色发生突变，并且变化过程是可逆的。相对应的色素提取液吸光度随着pH值的变化而呈现有规律的变化，在酸碱变化处有突变；而染色棕棉色素提取液的颜色和吸光度不随着pH值的变化而变化。

（3）可采用pH值对天然彩棉颜色影响和棉纤维色素提取液的酸碱可逆变色反应两种方法鉴别天然棕色棉和染色棕棉，方法简单快捷有效。

[1] 邱新棉，李付振，包立生. 积极稳妥有序发展我国天然彩色棉[A]. 中国棉花学会2008年年会论文汇编[C]. 2008. 81-87．

[2] 杜雄明，张天真，袁有禄. 有色棉的研究利用现状及展望[J]. 中国农学通报, 1997, 13(3):30-32．

[3] 张镁，吴红霞，马长华. 彩棉纤维的形态结构、超微结构和主要化学组成[J]. 印染, 2002，(6):1-4．

[4] 李悦有，千学德. 彩色棉纤维的超微结构观察[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2002，28(4): 379-382．

[5] 邱新棉, 周文龙, 李茂松, 等. 天然彩色棉纤维素的遗传基础形成及湿处理色素变化规律的研究[J]. 中国农业科学, 2002, 35(6) : 610-615．

[6] 张镁. 绿色天然彩棉色素稳定性研究印染[M]. 北京：中国纺织出版社, 2003.1-6．

[7] 韩光亭, 郑春晓, 王秋美, 等．pH值对彩棉纤维颜色的影响[J]. 青岛大学学报(工程技术版)，2003,18(1)．

[8] 刘芳，张坤宝，顾莉琴，等．天然彩色棉与染色棉鉴别方法[J]. 东华大学学报(自然科学版)，2008，34(5)．

The identification of Natural colored cotton and dyeing cotton

WU Zi-wei1, CHEN Ji-zhi1, WANG Ke-zuo2, CHEN Yi-ren1*

( 1 College of Textile,Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073,China; 2 Hubei Province Fiber Inspection Bureau, Wuhan Hubei 430061, China)

In order to solve the outstanding problems about the dyed cotton as copycat packaging exist in market consequent, this paper tried to study the identification of natural colored cotton and dyed cotton. Through experiment, we analyzed the effects of the pH value on natural cotton in color and pigment extract,s. We gained the following conclusions: under acidic conditions, natural colored brown cotton will be likely to change to yellow-green. In alkaline conditions, the direction will be yellow and red; acidic and alkaline has a small impact on dyed cottonin color. Natural colored cotton pigment extract,s absorbance have regular changeswith the change ofpH value. But the dyed brown cotton,s pigment extract,s absorbance have no changes with the change ofpH value. So we learned using the effects of the pH value on natural cotton in color and pigment extracting from cotton fibers,acid-base reversible reaction to identify the natural brown cotton and dyed brown cotton, the method is simple and efficient and effective.

Natural Colored Cotton; Dyed Cotton; Identify; The pH Value; Absorbance

TS106.5

A

2095－414X(2013)03－0020－03

陈益人（1964-），女，教授，研究方向：纺织品设计及检验.