芒果皮色素应用于棉织物染色可行性的研究

【摘要】从芒果皮中提取植物色素并进行棉织物的上染实验，同时进行色牢度的初步检测以研究芒果皮色素应用于棉织物染色的可行性。通过实验利用酒精萃取得到芒果皮色素，使用直接染色法和媒染染色法进行棉织物的上染实验，并进行乃皂洗色牢度的初步检测。其中，使用的媒染剂为硫酸铜，硫酸铁，硫酸铝钾。实验证明，芒果皮色素应用于棉织物染色的色牢度较高，得到的颜色为棕色系，其应用于棉织物染色是可行的，具有发展潜力的。

【关键词】芒果皮；植物染料；棉织物；可行性

1.前言

随着人们环保意识的增强，无毒无害与人友好的环保材料成为各个行业研究的热点。如今倡导绿色的大背景下，合成染料本身存在的对人、对环境的安全隐患愈发暴露出来。而天然染料以其对人友好对环境友好的优势重新引起人们的重视。国内外很多研究机构或服装品牌近年来都对天然染料进行了大量研究。目前常见的应用于染色的植物染料有红花、栀子、姜黄、苏木、五加皮、茜草等[1]。而另一方面，现代化的农业发展打破了传统农业中废弃物的循环利用环节，结果造成了农业废弃物的大量积累，因此农业废弃物资源的合理应用已日益成为当前世界大多数国家面临的问题。国内外实践表明，农业废弃物的资源化利用和无害化处理，是控制农业环境污染、改善农村环境、发展循环经济、实现农业可持续发展的有效途径[2]。本文尝试从芒果皮中提取植物色素，并对其进行棉织物的上染实验，以研究芒果皮色素是否能应用于织物染色。这不仅是环保材料的开发，也为农业生产废弃物的资源化处理提供了有效途径，对人体的健康和环境的保护都有积极的意义。经查阅资料文献知，这是首次将芒果皮色素应用于棉织物染色的研究，具有创新性并对后续的研究具有参考性。

2.实验

2.1材料及设备：漂白平纹棉布，芒果皮，荔枝壳（以上均市场中购买）；无水乙醇、硫酸亚铁、氯化铝、硫酸铜、四氯化碳、过氧化氢、乙酸（以上均为分析纯，均来自北京化工厂），GZX-dh·400-BS-Ⅱ电热恒温干燥箱（上海跃进医疗器械厂），DZF-1B型真空干燥箱（上海跃进医疗器械厂），78-1型磁力加热搅拌器（金坛市江南仪器厂），数显恒温水浴锅（上海梅香仪器有限公司）。

2.2棉织物预处理：本实验采用热烧碱溶液对棉织物进行预处理，主要操作方法及实验条件如下：NaOH 2g/L，H2O2 4ml/L，浴比1：50，100℃，水浴加热20min，60℃热水反复搓洗至中性，烘干备用。

2.3色素提取：将荔枝壳/芒果皮洗净，晒干，粉碎，将粉碎物加入到乙醇系溶剂（30～65%）中，质量比1：10～30，浓缩，得到染液。

2.4直接染色将棉织物投入到染液中染色，浴比1：10～50，温度40～70℃，时间30～90min。洗涤，烘干。

2.5媒染染色将已染色的织物进行媒染后处理。所用媒染剂含铝离子、铜离子及亚铁离子，与织物重量比0.03～0.15，浴比1：10～50，溫度30～60℃，时间30-90min，洗涤，烘干。

2.6色牢度检测：按照国标（GB/T 3921-2008）配制洗液，对所得织物的水洗色牢度进行检测。将染色织物投入到浓度为5g/L的皂液中，40℃下搓洗30min，浴比为1：50。

3.结果和讨论

3.1棉织物预处理：由于本实验使用织物为经漂白处理的平纹棉织物，织物织造时经上浆处理，纤维表面会有大量淀粉或化学浆料存在，阻碍染料进入纤维内部，影响染色效果[3]。因此，在染色前应对白坯布进行退浆预处理。淀粉及化学浆料在热烧碱的作用下，会发生剧烈膨化，从凝胶状态变为溶胶状态，容易从织物上洗去，同时，热烧碱溶液能去除一部分天然杂质，成本低且不损伤纤维[4]。且经退浆处理的棉织物，经纬组织变得较为稀松，纤维间的抱和力有所下降，这有利于染料的渗透吸收，对染色过程是有利的。实验证明，由于棉织物上浆料及杂质的溶解，棉织物退浆处理后溶剂，溶剂由透明变成了乳白色。

3.2色素提取：经查阅资料，芒果皮中用于染色的物质主要为多酚类物质（如花青素），其有较多的-OH基团，易溶于甲醇、乙醇等溶剂[5]。又因乙醇无毒无害且成本低，故选用乙醇为萃取剂。

3.3直接染色：通过实验，利用直接染色法对芒果皮色素进行棉织物染色得到淡黄色的染色效果，染色较均匀。.相对于合成染料的高饱和度高明度的色彩，植物染料的染色效果更自然优雅一些更符合人类的视觉要求。

3.4媒染染色：在染色效果上，使用媒染剂染色和未使用媒染剂染色的织物有明显差异。未使用媒染剂时，色素的着色率很低，几乎呈现出原先的白色，在用媒染法染色时，织物颜色有显著加深，其中，使用亚铁离子媒染时，织物颜色加深最明显，颜色接近黑色。使用铜离子媒染时，织物颜色为棕黄色，而使用铝离子媒染时，织物呈现出灰色。由以上可以看出，在天然植物染料染色过程中，媒染剂发挥着重要作用，可以提高染料的染色效果，改变颜色的纯度，彩度甚至色相，大大丰富了天然植物染料染色的色谱范围。这是由于用金属离子做媒染剂时，主要是金属离子作为中心离子，与染料及纤维上的配位基相配合，形成配合物，这样金属离子在染料和纤维之间起一个桥梁的作用，使得染料能更好的上染纤维，经过金属离子媒染后的染色织物比直接染色织物色深度和牢度都有提高[6]。本课题选用的织物为棉，棉纤维上含有-OH、-O-，可以作为与金属离子形成配合物的配体[7]。

3.5色牢度检测：对染色面料进行再洗色牢度的检测，使用媒染法染色使色牢度得到了仙湖提升并达到三级以上，符合日常穿着的要求，因此，芒果皮色素不仅是废弃物的再利用还具有良好的染色性能。

4.总结

在染色试验进行之前，利用热烧碱法对棉织物进行退浆预处理可以降低棉纤维间的抱和力，提高植物染料的上染效果。芒果皮色素主要为多酚类物质，采用乙醇为萃取剂不仅可以取得较好的萃取效果，而且可以降低对环境的污染，符合研究目的。采用铁盐，铜盐，铝盐为媒染剂进行媒染可以显著提高芒果皮色素的染色效果，使染色效果加深，同时丰富了染色色系，提高了染色色牢度。按照国际标准对芒果皮色素的耐皂洗色牢度进行检测，其色牢度符合要求。天然植物染料应用于棉织物染色不仅提高的产品的附加值，同时实现了服装的纯天然化，是废弃资源的再利用，符合新世纪人们对服装材料的要求。因此，芒果皮色素应用于棉织物染色是可行的，这为纺织行业染料增加了一个更加环保健康的选择。

5.感谢

感谢指导老师蔡红莉副教授在项目进行和论文撰写过程中的耐心指导。

参考文献

[1]柯贵珍.天然植物黄连提取物的染色性及其功能性[D].东华大学，2011.

[2]彭靖.对我国农业废弃物资源化利用的思考[J].生态环境学报，2009，18（2）：794～798.

[3]吕丽华.天然植物染料用于纤维素纤维织物染色性能研究[D].大连轻工业学院，2005.

[4]王杰欧.超声波在棉织物的退浆和精炼中的应用[D].东华大学，2010.

[5]王瑞兰，张培丽.芒果皮活性成分的萃取及其生理活性研究[J].2010，29（2）：72～74.

[6]曹红梅.四种金属离子媒染性能的研究和在天然染料染色中的应用[D].兰州大学，2006.

[7]曹红梅，程万里.媒染对天然染料染色性能的影响[J].纺织学报，2008，29（12）：53～56.

指导老师：蔡红莉

第一作者简介：吉林大学军需科技学院2012级服装设计与工程本科生，资助项目：大学生创新创业训练项目 项目编号：2014B83350