紫甘薯红色素对牛皮的直接染色研究

李春晖,黄雪红,邵改芹

(江苏工程职业技术学院，江苏南通 226007)



紫甘薯红色素对牛皮的直接染色研究

李春晖,黄雪红,邵改芹

(江苏工程职业技术学院，江苏南通 226007)

研究了紫甘薯红色素对牛皮的直接染色工艺。采用单因素试验方法，讨论了染色温度、时间、pH值及电解质对等因素对紫甘薯红色素吸收波长的影响，以及染料用量、渗透剂、匀染剂、染色方法对牛皮染色效果和摩擦牢度的影响，优化了紫甘薯红色素对牛皮的直接染色工艺。结果显示，紫甘薯红色素对牛皮的直接染色工艺：染色温度70℃、染色时间90min、染色pH值4，染料用量4%(owf)，渗透剂用量3%(owf)，匀染剂用量2%(owf)，采用浸染方法，染色牛皮得色量及摩擦牢度最佳。

紫甘薯红色素 牛皮 直接染色

皮革制品如沙发、包、鞋等人们购买后将作为高端消费品长期使用，且部分与人体皮肤直接接触，这就对皮革染料的生态相容性提出了更高的要求。目前所用的皮革染料主要是偶氮类染料，然而，绿色制革概念的提出为制革染料提出了新的要求，不含致癌物质、不对人体产生过敏作用、不含环境荷尔蒙、严格限制重金属和甲醛、不含环境污染物等。天然染料因良好的环境相容性和自然无污染的特性[1，2]，而成为绿色制革用染料的不二选择。目前研究较多的制革用天然染料主要来源于高粱、红米、姜黄、紫甘薯、板栗刺壳以及核桃青皮等[3]。国外对紫甘薯研究较早，大约始于20世纪中期。国内学者陆国权等1996年即开始对该色素进行系统的研究，现已取得显著进展。有资料报道，酰基化的色素分子可以使色素的稳定性提高，而紫甘薯色素分子是酰基化的色素分子，所以其稳定性较强，应用前景广泛，因此本文选取紫甘薯红色素对皮革进行染色。

1 实验

1.1 材料和仪器

坯皮：牛皮头层皮。

药品：氨水、甲酸等均为分析纯，紫甘薯红色素粉末从公司购买。

仪器：PHS-3C精密pH计(上海精密科学仪器有限公司)；SHA-C水浴恒温振荡器(金坛市恒丰仪器厂)；Color-Eye3100型测色配色仪(理宝科学器材有限公司)；TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)；GYROWASH415水洗/干洗色牢度机(James H Heal and Co.td England)；Y(B)571-Ⅱ型预置式色牢度摩擦仪。

1.2 实验方法

牛皮头层皮坯，9,54G

1.2.1 实验处方：

渗透剂 1-5%

匀染剂 1-5%

氨水 2-5%

甲酸 2-5%

染料 2-7%

浴比 1∶20

1.2.2 实验步骤：

40℃开始，缓慢加入渗透剂、搅匀后加入皮坯10min后加入氨水搅拌20min，再缓慢加入配制好的染料和匀染剂升温至70℃×30min后加入2/3甲酸保温30min，后加入1/3甲酸后再保温60min，降温水洗烘干。

1.3 性能测试

图1 紫甘薯花青素结构图

紫甘薯所含的花青素为类黄酮系化合物，以C6—C3—C6为基本骨架，具有类黄酮的典型结构。

1.3.1 紫甘薯红色素吸收波长的测定

用TU-1901双光束紫外可见分光光度计，在190-800nm范围内进行测定。

1.3.2 染色牛皮的K/S值的测定

将染色牛皮，在Color-Eye3100型测色配色仪上进行测定，记录染色牛皮的最大反射波长处的K/S值。

1.3.3 染色牢度的测定

摩擦牢度根据GB/T3920-2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定。

牢度评定方法：根据GB/T250-2008《纺织品 色牢度试验 评定变色用灰色样卡》和GB/T251-2008《纺织品 色牢度试验 评定沾色用灰色样卡》对牢度进行评级。

2 结果与讨论

2.1 紫甘薯红色素染料影响因素分析

2.1.1 pH值的影响

表1 pH值对紫甘薯红色素染料最大吸收波长的影响

图2 pH值对紫甘薯红色素染料最大吸收波长的影响

由图2可知，pH值对紫甘薯红色素染料的光谱特性影响很大，在不同的介质中呈现不同的光谱特性，随着pH的升高，紫甘薯红色素染料的吸收峰向长波方向移动。说明介质pH对其吸收峰位有影响。只要pH值不变，其特征吸收峰也不变。只在酸性条件PH=4时λ=530nm处出现特征吸收峰。

2.1.2 温度的影响

表2 温度对紫甘薯红色素染料最大吸收波长的影响固定pH=4

温度℃30507090110光的最大吸收波长/nm524520532526521

图3 温度对紫甘薯红色素染料最大吸收波长的影响

由图3可知，pH=4时温度对紫甘薯红色素染料的光谱特性影响不大，温度为70℃时λ=532nm接近特征吸收峰值。

2.1.3 时间的影响

表3 时间对紫甘薯红色素染料最大吸收波长的影响固定pH=4，温度为70℃

时间min306090120150光的最大吸收波长/nm521520528534519

图4 时间对紫甘薯红色素染料最大吸收波长的影响

由图4可知，pH=4时，温度为70℃时，时间对紫甘薯红色素染料的光谱特性影响不大，时间为90和120分钟时λ=528和534nm接近特征吸收峰值，从节能降耗角度考虑，时间选择90分钟。

2.1.4 NaCL的影响

表4 NaCL对紫甘薯红色素染料最大吸收波长的影响固定pH=4，温度为70℃，时间90分钟，水200mL

NaCL的用量g02468光的最大吸收波长/nm531564575588599

图5 NaCL对紫甘薯红色素染料最大吸收波长的影响

由图5可知，固定pH=4，温度为70℃，时间90分钟，水200mL，NaCL对紫甘薯红色素染料的光谱特性影响很大，随NaCl浓度的增加，紫甘薯红色素染料最大吸收波长也增大。因此染色时尽量不加盐。

2.2 紫甘薯红色素染料染牛皮直接染色工艺的优化

2.2.1 染料用量对K/S值及摩擦牢度的影响

表5 染料用量对K/S值及摩擦牢度的影响

图6 染料用量对K/S值及摩擦牢度的影响

固定pH=4，温度为70℃，时间90分钟，浴比30︰1，仅改变染料用量，测得染料用量对染色织物K/S值及摩擦牢度的影响见图6。综合染料用量对染深性和摩擦牢度的影响，染料用量不超过4%(OWF)为宜。

2.2.2 渗透剂用量对K/S值及摩擦牢度的影响

当染料用量固定为4%(OWF)

表6 渗透剂用量对K/S值及摩擦牢度的影响

图7 渗透剂用量对K/S值及摩擦牢度的影响

固定pH=4，温度为70℃，时间90分钟，浴比30︰1，染料用量固定为4%(OWF)，仅改变渗透剂用量，测得渗透剂用量对染色织物K/S值及摩擦牢度的影响见图7。综合渗透剂用量对染深性和摩擦牢度的影响，渗透剂用量3%(OWF)为宜。

2.2.3 匀染剂用量对K/S值及摩擦牢度的影响

染料用量固定为4%(OWF)，渗透剂用量3%(OWF)

表7 匀染剂用量对K/S值及摩擦牢度的影响

图8 匀染剂用量对K/S值及摩擦牢度的影响

固定pH=4，温度为70℃，时间90分钟，浴比30︰1，染料用量固定为4%(OWF)，渗透剂用量3%(OWF)，仅改变匀染剂用量，测得匀染剂用量对染色织物K/S值及摩擦牢度的影响见图8。综合匀染剂用量对染深性和摩擦牢度的影响，匀染剂用量2%(OWF)为宜。

2.2.4 染色方法对K/S值及摩擦牢度的影响

染料用量固定为4%(OWF)，渗透剂用量3%(OWF)，匀染剂用量2%(OWF)

表8 染色方法对K/S值及摩擦牢度的影响

由表8可知，采用浸染法为宜。

3 结论

(1)紫甘薯红色素对牛皮的直接染色工艺：染色温度70℃、染色时间90min、染色pH值4，不加盐，染料吸收波长达到特征峰值。

(2)紫甘薯红色素对牛皮的直接染色工艺：染料用量4%(owf)，渗透剂用量3%(owf)，匀染剂用量2%(owf)，采用浸染方法，染色牛皮得色量及摩擦牢度最佳。

[1] 路振翔.天然植物染料的应用及发展[J].成都纺织高等专科学校学报，2015(4)：106-110.

[2] 范云丽，徐华凤，王雪燕.天然染料的应用现状及发展趋势[J].成都纺织高等专科学校学报，2016(1)：158-163.

[3] 简未平，王全杰.天然染料的发展现状及其在皮革染色中的应用[J].西部皮革，2012，41(23)： 23-27.

2016-04-20

江苏省大学生创新计划项目

黄雪红(1968-)，女，副教授，研究方向：纺织化学与染整。

TS193

A

1008-5580(2016)04-0090-04