紫甘蓝天然染料的提取及对羊绒纤维的染色性能研究

李志刚，张东海

（1.浙江工业职业技术学院，浙江绍兴 312000；2.浙江新建纺织有限公司，浙江绍兴 312000）

随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，消费者对纺织品的要求也向天然与环保方向发展［1］，对生态纺织品的研发逐渐成为热点。天然染料有诸多优点：来源广泛、无毒、温和、易降解［2-4］、色泽柔和、环境兼容性良好、药物保健性良好等，受到越来越多的青睐［5-6］。穿着天然色素染色的服饰更能满足人们追求时尚、个性化和多样化的需求［7］。

从蔬菜和水果中提取天然食用色素在食品加工业中已有广泛应用［8］。紫甘蓝又称红甘蓝、紫洋白菜或紫茴子白，俗称紫包菜，十字花科、芸薹属甘蓝种中的一个变种，结球甘蓝中的一个类型。由于外叶和叶球呈紫红色，故称为紫甘蓝，也叫紫圆白菜。目前该色素在纺织品染色方面的应用还极少。

山羊绒具有许多优良特性，例如纤维细度细且卷曲度高，纤维之间的抱合力较好，制作的纺织品保暖性优良［9］。本实验从紫甘蓝中有效提取天然色素应用于羊绒纤维染色，探讨紫甘蓝天然色素的提取工艺和对羊绒的染色工艺，旨在拓展植物天然色素对蛋白质纤维染色的研究领域。

1 实验

1.1 材料和仪器

材料：清河山羊绒（白绒，纤维细度15.3 μm，纤维长度34.4 mm）。

试剂：紫甘蓝（市购食品），硫酸铝（分析纯）。

1.2 实验方法

1.2.1 紫甘蓝色素提取

取一定量紫甘蓝，撕碎后称取50 g，按照料液比1∶20 加入1 L 蒸馏水，加热浸泡，设定加热提取温度为25～95 ℃，提取时间为30～90 min，所得浸泡液经滤纸过滤得提取液，待用。

1.2.2 羊绒纤维染色

采用媒染法染色，首先取紫甘蓝提取液，根据实验设计要求，用水稀释配制紫甘蓝染液（浴比1∶50），然后分别加入渗透剂Albegal FFA-01 和匀染剂Albegal B，再加入硫酸铝媒染剂，将润湿的羊绒纤维投入染杯中进行染色。

1.3 测试［10］

上染率：采用分光光度计测定吸光度并确定紫甘蓝最大吸收波长，再分别测定羊绒纤维染液以及染后残液的吸光度。上染率=(1-Ai/A0)×100%，其中：A0为染液的吸光度，Ai为染后残液的吸光度。

染色牢度：参照GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》，采用耐洗色牢度试验仪测定耐皂洗色牢度；参照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》，采用摩擦牢度仪测定耐干摩擦色牢度。

断裂强力与伸长率：参照GB/T 4711—1984《羊毛单纤维断裂强力和伸长试验方法》，采用单纤维强力仪进行测定。

超声心动图检查纠正初步诊断：临床误诊主动脉夹层动脉瘤为急性心肌梗死2例，均经动脉造影证实；肥厚型心肌病、急性肺动脉栓塞误诊为急性心肌梗死各1例，1例急性心肌梗死被误诊为急性肺动脉栓塞。

2 结果与讨论

2.1 色素提取条件对羊绒纤维染色性能的影响

固定染色工艺条件：紫甘蓝提取液用量60%，温度95 ℃，时间60 min，同浴法媒染剂硫酸铝用量2 g/L。

2.1.1 提取时间

由图1 可知，随着提取时间延长，上染率呈增大趋势，其中提取时间为30～60 min 时，上染率上升较快，紫甘蓝色素随时间延长快速溶解到水溶液中，提取液色素浓度提高较快。超过60 min 以后，上染率变化不明显，基本趋于平稳，说明提取时间达到60 min后，紫甘蓝色素基本不再溶解到提取液中。考虑到生产成本，紫甘蓝色素提取时间60 min较为合理。

图1 提取时间对染色性能的影响

2.1.2 提取温度

提取温度对染色性能的影响见图2。

图2 提取温度对染色性能的影响

由图2 可知，随着提取温度升高，上染率呈增大趋势，其中提取温度为25～65 ℃时，上染率上升较快，紫甘蓝色素随提取温度升高快速溶解到水溶液中，提取液色素浓度提高较快。65 ℃以后，上染率变化不明显，基本趋于平稳，说明提取温度达到65 ℃后，紫甘蓝色素基本不再溶解到提取液中。考虑到生产成本，紫甘蓝色素提取温度65 ℃较为合理。

2.2 染色条件对羊绒纤维染色性能的影响

2.2.1 紫甘蓝提取液用量

由图3 可知，随着紫甘蓝提取液用量的增加，上染率呈增大趋势，其中紫甘蓝提取液用量为10%～60%时，上染率上升较快，之后上染率上升趋缓，当提取液用量达到80%以后，上染率变化不再明显，基本趋于平稳。考虑到生产成本，紫甘蓝提取液用量80%较为合理。

图3 紫甘蓝提取液用量对染色性能的影响

2.2.2 染色温度

由表1 可知，当染色温度升高时，上染率呈快速上升态势；当染色温度达到75 ℃后，上染率增加趋于平稳，但断裂强力与断裂伸长率明显下降，说明羊绒纤维潜在损伤增加。断裂强力与断裂伸长率保持在2.4 cN 和13%以上时适合羊绒粗纺加工。因此，染色温度控制在75 ℃较为合理。

表1 染色温度对染色性能的影响

2.2.3 染色时间

由表 2 可知，染色时间为 40～60 min 时，上染率上升较快，而机械性能呈下降态势，说明染色时间对羊绒纤维染色性能有较大影响；当染色时间延长到60 min 以后，上染率上升趋于平稳，机械性能则快速下降，说明随着染色时间延长，羊绒纤维受到长时间潜在损伤，直接影响到断裂强力与断裂伸长率，对后续纺纱制成率产生较大影响。因此染色时间选择60 min较为合理。

表2 染色时间对染色性能的影响

2.2.4 媒染剂用量

由图4 可知，当硫酸铝用量增加时，上染率快速增大，硫酸铝用量达到3 g/L 后，增大趋势趋于平稳，上染率可达66%左右；综合考虑生产成本，建议媒染剂用量设定为3 g/L。

图4 媒染剂用量对染色性能的影响

2.2.5 媒染方法

媒染方法对染色性能的影响见表3。

表3 媒染方法对染色性能的影响

从表3 可知，预媒染的上染率最高；后媒染的色牢度最理想，但机械性能下降明显；同浴媒染的上染率与色牢度介于二者之间，机械性能比预媒染和后媒染好，预媒染与后媒染需要经二次高温处理，可能对纤维带来额外损伤。考虑羊绒纤维后续粗纺工艺质量要求与制成率，采用同浴媒染更为合理。

3 结论

（1）紫甘蓝色素提取最佳工艺条件：提取时间60 min，提取温度65 ℃。

（2）最佳染色工艺条件：媒染剂用量3 g/L，紫甘蓝提取液用量80%，温度75 ℃，时间60 min，采用同浴媒染法染色，上染率可达65%左右，色牢度均能达到4 级，羊绒染色后纤维的断裂强力达到2.5 cN，断裂伸长率达到16%以上，符合羊绒粗纺生产的质量要求。