新型草木染材香榧种皮的染色流程设计与染色性能探究

谢杭希，朱晨斌，吴淑晶，杨书畅

（浙江农林大学暨阳学院，浙江 诸暨 311800）

0 引言

诸暨香榧产业自古就是地方支柱产业之一，每年香榧产量冠绝全球，但由此产生的加工废弃物也是极大量的。为了探究这些废弃物的用武之地，本文在草木染原料方向对此展开系列实验，如若成功不仅将可以废弃物再利用消除香榧企业一笔不菲的处理费，也可以增加香榧行业整体收入。如果项目可以取得一定成果，香榧废弃种壳在草木染领域可以得到良好的应用，这对香榧产业废弃物变现这一期望来言绝对是一件益事。

1 研究背景

伴随非遗和传统文化的复兴之风，草木染因着其本身的自然绿色属性，以及其淡雅别致的颜色受到了相当一部分人的喜爱。虽然这些年草木染慢慢的进入了群众的视野，但还有大部分消费者对其不知晓[1-2]。

香榧果的营养价值高，以食用为主，但是香榧的种壳却少有人专门回收使用，单单浙江诸暨赵家镇2022 年香榧年产量就远超五百万公斤，可以想象每年的榧壳会有多少被浪费。

此项目首先验证“将香榧用作草木染原材料”的可行性，随后以设定一套完整的标准化香榧染色流程配方为最终目的，进行一系列调研与实验。

2 香榧草木染的技艺流程探索

2.1 香榧染液提取流程探索

对于香榧的种壳以及外层胚乳中的染色成分提取，设定不同温度、不同提取部位以及不同的萃取溶剂等条件下对于香榧染色成分提取效率的影响。

2.1.1 各种溶剂对于香榧染料提取度的影响

此次实验分为两组进行，将香榧种壳、胚乳按照质量比2∶1配比后分别用水和酒精萃取，根据萃取液对于不同布料的染色上色程度来确定溶剂对香榧染色物质的提取程度。实验步骤如下：

（1）首先称量香榧种壳与外层胚乳混合物共500 g 两份，分别标记为1、2 号。

（2）将1 号混合物与5 000 mL 水混合加热，加热温度为70 ℃，时长3h，加热完成后滤出染液，降温至60 ℃开始保温，标记为1 号染液；2 号混合物与无水乙醇5 000 mL 混合均匀后放入恒温加热炉恒温70 ℃，萃取3 min 后滤出，标记为2 号染液。

（3）分别配置三份浓度为1%的硫酸铜、明矾、硫酸亚铁媒染剂1 L 备用，布料选择棉纶（化纤）混纺，亚麻与纯棉三种面料，首先放置于热水中脱浆漂洗十分钟。

（4）将三组染液分别量取300 mL 倒入容器，再加入裁切好的面料（10 cm×10 cm）浸染10 min，取出，分别放入三组媒染剂液体，静置媒染10 min，取出漂洗阴干。

实验结果表明，酒精提取染液（2 号）的染色能力不及水提取组（1 号），所以香榧中染色成分对于水的溶解度大于对乙醇的溶解度，如要以香榧为染材进行染色，则用水作为溶剂进行染液提取更加适宜。

2.1.2 香榧不同部位染色差别

此实验以染液萃取部位作为变量，探究香榧果不同部位的色素含量。以1 kg∶5 L 萃取浓度、60 ℃染色温度、染色时间60 min、媒染时间20 min、浴比大于30∶1 为定量，进行香榧外胚乳和种壳的染色实验。实验步骤如下：

（1）分别称取1kg 香榧黑色外胚乳和种壳，以1kg∶5L浓度进行染液提取，提取完成后将染液恒温至60 ℃；

（2）准备纯棉面料，配制1%浓度的硫酸铜、明矾、硫酸亚铁媒染剂；

（3）布料进行染色，浴比大于30∶1，染色完成后媒染、漂洗晾干。

实验结果可以看出香榧黑色外胚乳的色素含量远高于种壳，而且染色色相和饱和度都优于种壳。后续染色可以优先选择外胚乳作为色素提取原料。

2.2 香榧染色工艺尝试

2.2.1 媒染剂的选择

实验步骤如下：

（1）染色溶液萃取选用比例为1 kg∶10 L 的水溶剂萃取法提取。首先称取2 kg 香榧外层胚乳，并与20 L 水混合后开始加热，加热时间为3 h，待其滤出液降温至60 ℃后保温，待用。

（2）媒染剂溶液的配制：分别称取KAl(CuSO4)（明矾）、CuSO4（硫酸铜、蓝矾）、CuSO4（硫酸亚铁、绿矾）、柠檬酸各20 g、纯碱5 g，分别与2 000 mL 纯净水混合配置成溶液，待用。

（3）将纯棉布裁切成5 cm×7 cm 的小块，分为六组，每组两块；同时放入沸水中脱浆10 min。脱浆完成后同时放入60 ℃的染液中，染色30 min；然后捞出，六组分别投入六种媒染剂溶液中，混合均匀，媒染十分钟。结束后漂洗。实验结果表明香榧外胚乳染色主要呈棕色系，不同的媒染剂可以给榧染织物带来不同的色相偏好，其中铁媒组明显表现出蓝黑色的颜色倾向。

2.2.2 受染物、温度对织物上染率的影响

（1）将染液分成六份，分别设置变量为丝绸室温、亚麻0 ℃、亚麻室温、亚麻60 ℃、亚麻90 ℃；每份染液为45 mL，置入五十毫升离心管中，分别编号为S1、C0、C1、C2、C3、Y；

（2）用热水对亚麻布、真丝（14 cm×10 cm 规格）进行脱浆处理，冷却拧干称重后同时放入离心管内，40 min 后取出布料，拧干，余液放回原离心管，称重对比；

（3）对离心管进行离心，并以Y 的上清液为标准测定吸光曲线，测得最大吸收波长λmax，而后分别以λmax 测定2-6 号的吸光度，依次得到数值（稀释定容操作省略）[3]。

*平均吸光度：指去除误差和无效数据后的吸光度平均值。

*上染率E=（1-10×染后吸光度/10×染前吸光度）×100%

表1 温度与面料对香榧染上染率影响检测结果表

综合实验环境和操作便利程度，认为最优染色温度为约15～30 ℃的室温环境。

2.2.3 染料上染率曲线

染色溶液萃取选用比例为1 kg∶10 L 的水煮法提取。首先称取2 kg 香榧外层胚乳，与20 L 水混合后开始加热，加热时间为3 h，待其滤出液降温至60 ℃后保温待用。

实验步骤（后媒染法）：

（1）将染液分成六份，分别设置时间梯度为0、5、10、20、40、80 min；每份染液为45 mL，置入五十毫升离心管中，分别编号为1-6；

（2）用热水对亚麻布（14 cm×5 cm 规格）进行脱浆处理，冷却拧干后同时放入编号2-6 的离心管内，每5，10，20，40，80 min依次取出布料，拧干，余液放回原离心管，称重；

（3）对1-6 号离心管进行离心，并以1 号上清液为标准测定吸光曲线，测得最大吸收波长λmax，而后分别以λmax 测定2-6 号的吸光度，得到A2-A6 数值（稀释定容操作省略）；

实验步骤（前媒染法）：

（1）将染液分成六份，分别设置时间梯度为0、5、10、20、40、80 min；每份染液为45 ml，置入50 mL 离心管中，分别编号为a1-a6；

（2）用热水对亚麻布（14 cm×5 cm 规格）进行脱浆处理，然后放入硫酸铜溶液中浸泡10 min，冷却拧干后同时放入编号a2-a6 的离心管内，每5，10，20，40，80 min 依次取出布料，拧干，余液放回原离心管，称重；

（3）对a1-a6 号离心管进行离心，并以a1 上清液为标准测定吸光曲线，测得最大吸收波长λmax=245 nm，而后分别以λmax 测定a2-a6 号的吸光度，得到B2-B6 数值（稀释定容操作省略）；

实验结果表明前媒染法的上染峰值要比后媒染法提前，在不考虑污染染液的情况下可以有效缩短染色时间提高染色效率。

2.3 香榧草木染各项数据测试以及分析

2.3.1 染色织物色牢度实验分析

通过寄送第三方检测机构，得到香榧染制品色牢度检测数据如下：

（1）拼接互染色牢度（GB/T 31127-2014）4-5 级，符合标准。

（2）耐光色牢度（GB/T 8427-2019）第一阶段4 级，符合标准。

（3）耐干洗色牢度（GB/T 5711-2015）4-5 级，符合标准。

（4）耐摩擦色牢度（GB/T 3920-2008）干摩擦4 级，湿摩擦3级，符合标准。

（5）耐汗渍色牢度（GB/T 3922-2013）3-4 级，符合标准。

综合检测结果，香榧染制品在各类色牢度检测中均达到国家标准，由此可见香榧染可以作为成熟的染色织物产品向外推广，也证明了香榧染的可行性、实用价值[4-5]。

2.3.2 染织成品的有效成分含量

测定原理：在碱性亚硝酸盐溶液中，类黄酮与铝离子形成在510nm 处有特征吸收峰的红色络合物，测定样品提取液在510 nm处的吸光值，即可计算样品类黄酮含量。

表2 植物类黄酮含量测定结果表

测定结果表明香榧外胚乳有效成分含量明显高于种壳，且在丝织物棉织物和麻织物中都有相对不错的有效成分含量。

3 结语

综合上述实验结论，我们得到如下的最优香榧染色流程结果：香榧染液提取选择以水作为溶剂，采用水煮法，香榧外胚乳与水质量比控制为1∶10，水煮时间2～3 h。将织物置于热水中脱浆漂洗30 min，随后在室温环境下浸入香榧染液，浴比控制在1∶30，pH 酸碱度控制在7，染色时间1 h 后置于1%明矾溶液中固色20 min 即可得到棕红色的染织物，如果想调整染织物色相可以将染后面料放于1%硫酸铜或硫酸亚铁溶液中即可得到棕黄色和蓝灰色的香榧染织物，由此得到的织物在室外、贴身穿着环境中都可以拥有不错的色牢度性能。