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红色系中草药对纯棉织物染色性能的研究

2017-07-19王坤赵恒代

纺织科学与工程学报 2017年3期
关键词:媒染剂上染率茜草

王坤,赵恒代

(1.湖南工程学院纺织服装学院,湖南湘潭 411100;2.东华大学纺织学院,上海201620)

红色系中草药对纯棉织物染色性能的研究

王坤1,2,赵恒代1

(1.湖南工程学院纺织服装学院,湖南湘潭 411100;2.东华大学纺织学院,上海201620)

利用天然染料染色是当今最重要的染色工艺研究之一。探讨茜草、苏木、红花这三种红色系中草药对纯棉织物的染色性能。茜草最佳染色方案:温度65℃,pH值5,柠檬酸媒染。苏木最佳染色方案:温度70℃,pH值5,明矾媒染。红花最佳染色方案:温度50℃,pH值5,直接染色。

中草药 染色 茜草 苏木 红花

合成染料自1856年诞生以来,由于其色泽鲜艳、色谱齐全、耐洗耐穿、价格便宜等诸多优点,逐渐被扩大使用,乃至取代了天然染料成为纺织品染色的主流[1]。但是研究发现,许多合成染料对人体皮肤有刺激作用,可能会导致皮肤病乃至诱发癌症。出于健康环保的需要,新型环保染料的研发越来越重要。

中草药染料是植物染料的主要部分,由植物的根、茎、叶、花、果实中提取制得,与环境相容性好,具有生物可降解性,而且无毒无害,对皮肤无过敏性和致癌性[2-3]。合成染料虽然色彩鲜明亮丽,但天然染料更加庄重典雅[4]。除却染色功能外,天然染料还具有药物、香料、安全、可再生等多种功能。天然染料在染色过程中,其药物成分会与色素一起被织物吸收,使染色后的织物对人体有特殊的药物保健功能[5],如舒筋活络、杀菌、清香、抗紫外线等等。因此,研究中草药染料对于纯棉面料的染色性能具有非常重要的意义。

茜草染料来源于茜草的根茎,在生产过程中不会造成环境污染,对保护生态环境有益,且具有杀菌、芳香、无毒的优点[6],被誉为“绿色”染料。茜草的化学组分主要为蒽醌衍生物。茜草色素相对分子质量较小,直接染色性能较差,移染性好,但色牢度差,主要是靠氢键和范德华力与纤维结合[7]。为了提高天然中草药染料的色牢度,染色时一般采用后媒染工艺,常用的媒染剂有有机媒染剂、碱媒染剂和金属媒染剂[8]。

苏木染料是一种传统的天然中草药染料,取自苏木的芯材,其主要成分为苏木素和苏木精[9]。在苏木素的分子结构中,它具有多个亲水性的羟基基团,正因为羟基的存在使得苏木成为最常用的媒染染料之一,并使其可在媒染剂存在时对分子中含有羟基、氨基等活性基团的纤维进行染色,由此,苏木获得较好的染色深度及色牢度[10]。

红花红色素,其结构主体已经确认为类黄酮化合物,是第一个被发现的查耳酮类色素。红花中色素主要成分是红花红色素和红花黄色素[9]。红花红色素主要取自红花的花瓣,其表现形式为红花甙,且红花中红花甙的成分极低,仅有0.3%~0.6%[11]。红花甙是一种红色的粉末,但是却表露出极浅的绿色光泽;与大部分中草药染料相似,红花红色素几乎不溶于酸,但可溶于稀碱溶液或者各类醇中,很难溶解在中性的冷水中,但是随着温度升高,红色素也会逐渐溶解。红花甙具有很大的不稳定性,暴露在空气中易被氧化变为红色,一旦加热温度过高就会分解[12]。因此,提取红花红色素时,应当采用酸或酶水解切断红花甙的葡萄糖剩基,使其游离出染料红花红色素[13].

1 实验部分

1.1 实验原料

漂白纯棉布:市售100×100cm(盘龙布市,顺心布艺)

中草药:茜草、红花、苏木

醋酸、纯碱(碳酸钠)、烧碱(氢氧化钠)、氯化钠、明矾、柠檬酸、肥皂、pH试纸

1.2 实验仪器和设备

HHS-86型电恒温水浴锅:金坛市新航仪器厂;

YG747型通风式快速八篮烘箱:宁波纺织仪器厂;

TU-1901双光束紫外可见光分光度计:杭州汇尔仪器设备有限公司;

Y571B摩擦色牢度试验仪:温州市大荣纺织仪器有限公司;

SW-12A+耐洗色牢度试验机型:苏州雨泽仪器有限公司

电子天平、剪刀、温度计、烧杯、玻璃棒、容量瓶、移液管

1.3 实验方案

染色温度(℃):室温、45、55、65、75

pH值:5、7、9

媒染剂:柠檬酸、明矾

1.4 工艺流程

色素提取→染色→水洗→皂洗→烘干

2 结果与讨论

2.1 茜草染色实验结果

2.1.1 温度对染色性能的影响

图1 染色温度对茜草上染率的影响

由图1可知,茜草染料的上染率随着温度上升而不断提高,但是从65℃到75℃,上染率有所下降。可能是温度过高,影响了茜草染料的理化性能,导致上染率降低。因此,最佳温度定位65℃。

2.1.2 pH值对染色性能的影响

图2 PH值对茜草上染率的影响

由图2可以看出,茜草染料对纯棉织物的上染率随着pH值的上升而不断下降,因此茜草染料的染色pH环境可以定为弱酸性。考虑到纯棉织物耐碱不耐酸,pH值太小可能会对纯棉织物的性能造成很大影响。因此,最佳pH值为5。

2.1.3 媒染剂对染色性能的影响

表1 媒染剂对茜草上染率的影响

由表1可知,对比在无媒染剂、柠檬酸媒染、明矾媒染的情况下茜草染料对纯棉织物的上染率。经过媒染以后,茜草染料对纯棉织物的上染率明显提高,但是柠檬酸媒染与明矾媒染的上染率差别不大,而且考虑到柠檬酸做媒染更加环保。因此,可以视情况选择媒染剂。

2.2 苏木染色性能的实验结果

2.2.1 温度对染色性能的影响

图3 温度对上染率的影响

由图3可以看出,苏木染料的上染率随着温度上升而不断提高,但是从70℃到80℃,上染率有所下降,分析原因,可能是温度过高,影响了苏木染料的理化性能,导致上染率降低。因此,最佳温度定位70℃。

2.2.2 pH值对染色性能的影响

图4 pH值对上染率的影响

由图4可知,苏木染料对纯棉织物的上染率随着pH值的上升而不断下降,因此苏木染料的染色pH环境可以定为弱酸性。考虑到纯棉织物耐碱不耐酸,pH值太小可能会对纯棉织物的性能造成很大影响。因此,最佳pH值为5。

2.2.3 媒染剂对染色性能的影响

表2 媒染剂对上染率的影响

由表2可知,对比在无媒染剂、柠檬酸媒染、明矾媒染的情况下苏木染料对纯棉织物的上染率。可以看出,经过媒染以后,苏木染料对纯棉织物的上染率明显提高,明矾上染效果比较明显。因此,选择明矾做媒染剂。

2.3 红花染色性能的实验结果

2.3.1 温度对染色性能的影响

图5 温度对上染率的影响

由图5可以看出,红花染料的上染率随着温度上升而不断提高。但是从50℃到60℃,上染率有所下降,分析原因,可能是温度过高,影响了红花染料的理化性能,导致上染率降低。因此,最佳温度定位50℃。

2.3.2 pH值对染色性能的影响

图6 pH值对上染率的影响

由图6可知,红花染料对纯棉织物的上染率随着pH值的上升而不断下降。因此,红花染料的染色pH环境可以定为弱酸性。考虑到纯棉织物耐碱不耐酸,pH值太小可能会对纯棉织物的性能造成很大影响,因此最佳pH值为5。

2.3.3 媒染剂对染色性能的影响

表3 媒染剂对上染率的影响

由表3可知,对比在无媒染剂、柠檬酸媒染、明矾媒染的情况下红花染料对纯棉织物的上染率。经过媒染以后,红花染料对纯棉织物的上染率有所下降。分析原因,可能是红花红色素难以与媒染剂形成色素沉淀。因此,红花不需使用媒染剂,直接染色效果更好,且更加经济环保。

3 结论

(1)茜草最佳染色温度为65℃,苏木最佳染色温度为70℃,红花最佳染色温度为50℃;

(2)茜草、苏木、红花最佳染色pH值均可定位弱酸性,pH值为5。

(3)在最佳温度、pH值下选择媒染剂:茜草媒染纯棉织物时明矾上染率最高,但是与柠檬酸相比差距并不大,考虑到柠檬酸相对来说更加环保,因此可以根据实际情况选择媒染剂;苏木媒染纯棉织物时明矾上染率最高,但情况与茜草相似,可以酌情考虑;红花媒染纯棉织物时,与茜草、苏木相反,直接染色上染率最高,柠檬酸和明矾媒染效果反而稍差,但无明显差别,但是考虑到经济、环保,红花更适合直接染色。

[1] 路振翔,杨勇,赵亚楠,等.紫草染料的提取及在真丝染色中的应用[J].成都纺织高等专科学校学报,2016(2):115-118.

[2] 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.

[3] 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.

[4] 张玉萍,陈美云.植物染料及其在纺织品中的应用前景[J].南通职业大学学报,2010(1):102-105.

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[6] 柯贵珍,于伟东,徐卫林.药用植物染料的特征和功能实现[J].武汉科技学院学报,2006,19(1):43.

[7] 方涛,赵建平,储呈平.中草药在纺织品中的抗菌整理应用[J].印染助剂,2007,24(5):7.

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[12]郭荣辉,刘妙丽,伏宏彬.苏木植物染料的应用研究进展[J].辽宁丝绸,2005(22):11-13.

[13]潘丽娜.红色植物染料及其染色[J].江苏丝绸,2008(3):15-18.

Study on dyeing properties of pure cotton fabric with Chinese herbal medicine in red

WANGKunZHAOHengdai

(1.College of Textile &Fashion,Hunan Institute of Engineering,Xiangtan 411104,China;2.College of Textiles,Donghua University,Shanghai 201620,China)

This paper examines madder, hematoxylin, safflower the three red lines in Chinese herbal medicine on cotton fabric fabric's dyeing properties. Madder dyeing best scheme: 65 degrees Celsius temperature, pH value of 5, citric acid mordant. Hematoxylin optimal dye solution: temperature of 70 DEG C, pH value of 5, alum mordanting. Safflower best coloring scheme: temperature of 50 DEG C, pH value of 5 direct staining.

Chinese herbal medicine dyeing;madder hematoxylin safflower

2017-05-08

湖南省教育厅项目(17C0390)

王坤(1982-),女,博士研究生,讲师,研究方向:产业用纺织品的开发及新技术的应用。

TS193

A

1008-5580(2017)03-0077-04

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