天然植物绿苋和龙葵对棉织物防紫外整理效果的探究

2019-06-19郑云龙王进美

纺织科学与工程学报 2019年4期

郑云龙，王进美，石煜

(西安工程大学纺织科学与工程学院，陕西西安710048)

0 前言

近年来，由于人类的生产和生活所产生的大量氯氟烃类化合物导致地球的保护伞即臭氧层日益遭到破坏，使得到达地球表面的紫外线辐射量越来越大，由于紫外线辐射而引起的健康问题日益增多。普通服装材料的紫外线屏蔽率一般在50%左右，远远达不到防紫外要求。目前市场上销售的防紫外整理剂大多对环境有害，纺织业正在寻找替代品。在这方面，一些天然染料和植物提取物已显示出有希望的结果。苏毅将黄柏、黄连和姜黄提取液应用到棉织物防紫外整理，整理后棉织物UPF 值得到提高[1]；苏毅将姜黄、黄柏、金银花、槐米、黄连、黄芩、石榴皮、甘草、绿茶等天然植物提取液进行复配后应用于棉织物防紫外整理，取得了不错的效果[2]。漆晴采用茜草提取物作为染料对棉织物以及锦纶等植物进行抗紫外处理，取得了良好的效果[3]。赖沁润等人对不同种芦荟植物的化学物组成及抗紫外损伤机理进行了探究，结果表明，其总酚和类黄酮的含量高，芦荟提取物抗氧化效果好，抗紫外线效果是显而易见的[4]。王宁宁等讨论研究了天然植物染料HH-CT 的抗紫外性能。实验结果表明，HH-CT 染料在酸性条件下具有良好的热稳定性。得到的最佳工艺参数为：萃取温度100℃，浸提时间60 min，浴比为1：10。测定了经染色羊毛织物的紫外线防护系数(UPF)。结果表明，染色处理后羊毛织物的UPF 值大于30，并且经过染色处理的羊毛织物在UVA 波段的平均透过率小于5%。按照GB/T 18830-2002 中定义的“紫外线防护产品”标准来看，其防紫外性能优良[5]。柯贵珍等人将黄连提取物用于棉、丝绸和羊毛织物的染色，评估染色后抗紫外线的性能，测试结果体现出经黄连染色的织物具有更好的抗紫外线特性[6]。罗亚雄利用超声波技术从鱼腥草中提取天然染料。染色后，各种织物的防紫外线效果明显提高，具有良好的抗紫外线性能[7]。郜世博等人用黄色系天然染料黄芩提取物黄芩苷对涤纶面料进行着色处理，并对其抗紫外线性能进行了测试，结果表明与染色处理之前的UPF 值比较有显着性差异，涤纶面料染色前的UPF 为19.5，染色处理后，防紫外线能力明显有所提高，测试得到UPF 值为102.3。另外黄芩苷具有抗氧化、抗菌、清热、干燥、润湿、止血等功能，对人体健康大有裨益[8]。陈欣子从葡萄籽、石榴皮以及桔皮中提取出植物染料，对羊毛织物进行染色。对用三种植物提取物作为染料染色的织物与同色合成的染料染色的织物进行了比较，结果表明，用三种植物提取物作为染料染色的织物具有较强的抗紫外线能力[9]。此外，它还具有良好的抗紫外线洗涤性能，把羊毛织物在染色前后暴露在相同的紫外线辐射下，染色后羊毛织物的强度无损失，达到了长效、高防护的目的。

植物中用于防紫外线的物质主要包括蛋白质、黄酮类、矿物质、有机酸、超氧化物歧化酶SOD、蒽醌类等。黄酮类化合物和蒽醌类化合物具有共轭双键，对紫外线有很强力的吸收作用；粘蛋白可以形成一层粘膜附在皮肤表面，用来反射紫外线；超氧化物歧化酶(SOD)和小分子的抗氧化剂可以吸收紫外线或者抑制酪氨酸酶的活性。通过查阅相关文献[10-13]了解到绿苋和龙葵含有黄酮类物质芦丁、槲皮素和酚类物质没食子酸，故本文将其提取物用于棉织物防紫外整理，探究其防紫外效果。

1 实验部分

1.1 材料和仪器

织物纯棉织物133.2g/m2

药品无水乙醇、硫酸铝钾、(分析纯AR，天津市大茂化学试剂厂)，去离子水(自制)，没食子酸标准样、槲皮素标准样、芦丁标准样(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)，龙葵(购自药店)，绿苋(市售)。

仪器索氏提取器(北京启文海龙玻璃制品有限公司)，FA1004 精密电子天平(上海良平仪器仪表有限公司)，DHZ-D(Ш)循环水真空泵(巩义市英峪华玉仪器厂)，DZ-2A 型真空干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司)，高速万能粉碎机FW80型(北京市永光明医疗仪器有限公司)，YG026D-1000 电子强力机(温州方圆仪器有限公司)，YG141D 型数字式织物厚度仪、YG811 型光电式织物悬垂性测试仪、YG461 型数字式透气量仪(宁波纺织仪器厂)，WSB-2 数显白度仪(上海昕瑞仪器仪表有限公司)，紫外分光光度计(上海菁华科技仪器有限公司)，UV-2000F 紫外透射率分析仪(上海蓝菲光学仪器有限公司)，SF1-21 玻璃反应釜(郑州杜甫仪器厂)，傅里叶变换红外光谱仪(PerkinElmer)，Date Color SF300 型思维士电脑测色仪(思维士科技公司)。

1.2 植物整理剂的提取及相关测定

方法：将干燥并粉碎至70 ～80 目实物绿苋和龙葵各称取250g，每次取5g 绿苋粉末放入索氏提取器中自制的滤纸筒内，加入200mL 60%乙醇并连接好装置，60℃恒温水浴提取至溶液不变色为止，如此反复提取完250g 绿苋。然后取下用同样的方法提取龙葵。提取完毕用真空抽滤。

植物提取物粉末与槲皮素、芦丁和没食子酸做ATR 红外光谱分析对比。

1.3 纯棉织物防紫外整理工艺

直接整理法：将试样分别浸渍于60℃的植物提取液(1：50)以及按1：1 复配提取液中3h。反应完成水洗烘干。

预处理整理法：将织物试样在70℃热水中预处理10min，取出挤干水分用明矾进行络合处理(1：50，明矾含量5%)1h，取出冷水冲洗并烘干，将试样分别浸渍于60℃的植物提取液(1：50)以及按1：1 复配提取液中3h。反应完成水洗烘干。

1.4 织物的性能测试

1.4.1 织物防紫外性能测试

在UV-2000F 紫外透射率分析仪上采用国家标准GB/T18830-2009《纺织品防紫外性能的评定》中紫外透过率和UPF 的计算公式确定织物的UPF、TUVA和TUVB。

1.4.2 织物厚度测试

采用国家标准GB3820-1999，用YG141D 型数字式织物厚度仪测试，棉织物取压脚面积50mm2，压力50c N/cm2，待压时间10s。每个试样测5 次，取平均值。

1.4.3 织物透气性测试

采用标准GB/T5453-85，用YG461 型数字式透气量仪测织物透气率，测试压差为100Pa，测试面积为20 cm2，喷嘴号为4 号，每个试样测5 次，取平均值。

1.4.5 织物白度测试

采用WSB-2 数显白度仪测定，测5 次，取平均值。

1.4.6 织物悬垂性测试

采用标准GB/T 23329-2009，用YG811 型光电式织物悬垂性测试仪测定。将直径为25cm 的圆形试样标明与经纬向成45。的四条线，每个试样测四个方向取均值。

1.4.7 织物机械性能测试

采用YG026D-1000 电子强力机，根据GB/T3923.1-2013《纺织品织物拉伸性能》每个试样经纬向各测5 次，取平均值为实验结果。

采用YG026D-1000 电子强力机，根据GB/T3917.3-2009《纺织品织物撕破性能》釆用梯形试样法测量织物撕破强力，每个试样经纬向各测5次，取平均值为实验结果。

2 结果与讨论

2.1 提取液的紫外吸收光谱

用紫外分光光度计测试两种提取液以及按1 ∶1复配的提取液在波长200nm ～400nm 的紫外吸光度，测试结果如图1 所示。

图1 提取液的紫外吸收光谱

由图1 可知，两种植物提取液对波长在200nm～340nm 的紫外线吸收效果较好，在340nm ～400nm 之间，随着波长的增加吸光度是逐渐降低的。相比单一植物提取液的吸光度，复配液的效果明显要好。总而言之，两种提取液对紫外线具有较广范围波长的吸收。

2.2 绿苋和龙葵提取物的红外光谱分析

图2 绿苋、龙葵提取物红外光谱图

龙葵红外光谱分析：龙葵和槲皮素在3316cm-1是酚羟基Ar-OH 的OH 伸缩振动，2348cm-1处是双键三键累积区，1610cm-1为α，β 不饱和酮C ＝O伸缩振动；龙葵和芦丁在3324cm-1是酚羟基Ar-OH 的OH 伸缩振动，2366cm-1处是双键三键累积区，1596cm-1处是苯环的骨架振动，1016cm-1处为＝C-O-C 的反对称和对称伸缩振动；龙葵和没食子酸在3286cm-1是羟基自由基(-OH)的伸缩振动吸收峰，2362cm-1处是双键三键累积区，1610cm-1处是苯环(C ＝C)的伸缩振动吸收峰。其中标准样的谱图与文献中[14-15]芦丁和槲皮素、没食子酸红外光谱图相吻合。由此表明龙葵提取物中含有芦丁、槲皮素和没食子酸三种物质。

绿苋红外光谱分析：绿苋和槲皮素在3326cm-1是酚羟基Ar-OH 的OH 伸缩振动，2362cm-1处是双键三键累积区，1610cm-1处是α，β 不饱和酮C ＝O 伸缩振动，1357cm-1处是C)C 伸缩振动和C)OH(C-3 位)面内弯曲振动；绿苋和芦丁在3330cm-1是酚羟基Ar-OH 的OH 伸缩振动，2358cm-1处是双键三键累积区，1596cm-1、1357cm-1处是苯环的骨架振动，1016cm-1处＝C-O-C 的反对称和对称伸缩振动；绿苋和没食子酸在3276cm-1是羟基自由基(-OH)的伸缩振动吸收峰，2362cm-1处是双键三键累积区，1614cm-1处是苯环(C ＝C)的伸缩振动吸收峰。其中标准样的谱图与文献中[14-15]芦丁和槲皮素、没食子酸红外光谱图相吻合。由此表明绿苋提取物中含有芦丁、槲皮素和没食子酸三种物质。