红花红色素提取改性及其在羊绒纤维染色中的应用_马玉单.pdf
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1、54 前言受疫情冲击和气候变化的影响,消费者的消费行为和理念发生改变,“追求环保”已成为消费趋势之一。植物染料以其天然环保、容易降解、可再生等优点重回大众视野,越来越多人开始对植物染料的染色性能进行研究1-5。藏红花是西藏地区特有的天然植物资源,其所含的红花红色素染出的颜色在宋时称之为“真红”,在现代被称为“中国红”。山羊绒是我国乃至世界珍贵的天然蛋白高档纤维资源,纤维细、轻、滑、柔,吸湿性能和保暖性能均极佳,采用藏红花提取的红花红色素染色羊绒产品符合大众环保可持续消费理念。本课题以藏红花为原料提取红花红色素,研究红花红色素对山羊绒的染色工艺,开发出时尚环保、具有传统“中国红”色彩特点的山羊绒
2、产品。1 实验1.1 材料及仪器优 质 白 山 羊 绒(纤 维 细 度14.2m,长度25.5mm,洗净备用)、藏红花、洗净剂 209、去离子水、丙酮、胰加漂 T、软化水、水杨酸、无水碳酸钠(Na2CO3)、冰醋酸(CH3COOH)。HH.S 型精密恒温水浴锅(武汉格莱莫检测设备有限公司),染色小样机(厦门瑞比精密机械有限公司),UV755B 紫外可见分光光度计(上海第三仪器厂),722 型可见光分光光度计,PH 值试纸,耐光牢度仪(温州市大荣纺织仪器有限公司),GZZ50 型烘干机,BS200S 型电子天平(北京赛多利斯天平有限公司)。1.2 实验方法1.2.1 红花红色素的提取藏红花的主要
3、化学成分是类胡萝卜素糖苷脂类及胡萝卜醇的代谢产物,这些代谢产物中包含有既可食用又可用于在纺织纤维上染色的色素。藏红花色素主要分为红花素和黄花素两种,其中黄色素含量较多,占花重的 30%左右,可溶于酸及水中;红色素含量较低,约占花重的 0.5%1.4%,能溶解在碱性溶液中,在中性冷水中不溶解,但溶于热的中性水溶液。利用这个特性,在染色后调节 pH 值到中性,以使红花红色素失去水溶性成为红色沉淀。提取工艺:将藏红花充分粉碎,常温下在去离子水中浸泡 24h,用力挤压水洗除去黄色素,过滤收集花渣,用 50以下热风烘干花渣,将烘干的花渣放入 15 20的弱碱性丙酮与水的混合溶剂(丙酮与水的混合比为25:
4、75)中浸泡 24h,粗过滤取出过滤液体,沉淀并细过滤取出的液体,对细过滤出的液体升温至 40左右蒸馏出丙酮并回收,收集红色素浓缩浆料,红花红色素提取改性及其在羊绒纤维染色中的应用摘要:以藏红花为原料提取红花红色素,使用色素染色山羊绒纤维,由于此种色素不耐高温,采取低温染色工艺时发现纤维上染率低、耐日晒牢度差,无法满足产品要求;为解决上述问题,从分子结构分析入手,采用水杨酸对色素进行改性,并使用改性后的色素染山羊绒纤维,通过色素改性前后热稳定及染色性能对比发现:改性后色素热稳定明显提高,染色羊绒纤维的上染率高达 75%,耐日晒牢度为 3-4 级,满足产品标准。关键词:红花红色素;羊绒纤维;改性
5、;染色中图分类号:TS193.8文献标志码:A文章编号:1003-1308(2023)7-0054-04马玉单1,苗晓光2,王锐3(1.中国纺织建设规划院,北京 100125;2.北京雪莲羊绒有限公司,北京 100076;3.天津工业大学,天津 300387)55测试浆料浓度并配置 0.1%的红花红色素染液。1.2.2 红花红色素染色羊绒纤维工艺红花红色素的主要成分为红花苷,高温易分解9,因此采取低温染色工艺。藏山羊绒与浆料中染料量的比例为100:3,染色工艺曲线见图 1。1.2.3 红花红色素改性及改性后的红花红色素染色工艺资料证明10,11,红花红色素染料不耐高温,低温染色上染率低、被染物
6、耐日晒牢度差都是由于色素大分子上缺少酰基化。从分子结构上分析发现,色素花色苷中的糖苷基和羟基可以与一个或几个分子的香豆酸、阿魏酸、咖啡酸等芳香酸和脂肪酸通过酯键形成酰基化的花色苷9。文中采取水杨酸11与红花红色素溶液以固含量浓度比 1:1(w/w)混合,室温下反应 2h,将混合液稀释 20 倍,用紫外可见分光光度计在 190900 nm 波长范围内扫描吸收峰,每隔 1h 扫描一次,根据吸收峰的变化确定反应结果。如图 2,3 所示,将色素经水杨酸酰基化反应前、后的紫外光谱扫描结果对比发现,改性前后波峰位置和宽度发生改变,表明色素与水杨酸发生了反应,且酰基化之后有明显的蓝移。改性后红花红色素染色羊
7、绒纤维采取高温染色工艺。藏山羊绒与浆料中染料量的比为 100:3,染色工艺曲线见图 4。图 1 红花红色素低温染色羊绒纤维工艺图 2 酰基化前色素的紫外线光谱图 图 3 酰基化后色素的紫外线光谱图图 4 改性红花红色素高温染色羊绒纤维工艺1.3 测试1.3.1 色素稳定性测试将提取的红花红色素和经水杨酸酰基化的红花红色素溶液分别稀释20 倍,在不同的温度条件下水浴加热30min,测定 A510nm。1.3.2 上染率测试上染百分率(%)=(1 A/A0)100%式中:A 为染色后染液的吸光度;56 A0 为染色前染液的吸光度。1.3.3 牢度测定耐 日 晒 牢 度 测 试:采 用 GB/T 8
8、4272008纺织品色牢度试验耐人造光色牢度:氙弧。耐水洗牢度测试:常温下,将染色后羊绒纤维浸在浴比为 1:100 的蒸馏水中 30min,用可见分光光度计测残液的透过率 T,计算透过率下降率 A。A=(T0 T)/T0100%式中:T 为浸泡后残液的透过率;T0为浸泡前残液的透过率。采用 GB/T 57132013纺织品色牢度试验耐水色牢度。对比不同布样的透过率下降率,对其水洗牢度作出评价。耐洗测试采用 GB/T 124902014纺织品 色牢度试验 耐家庭和商业洗涤色牢度。耐汗渍测试采取 GB/T 39222013纺织品 色牢度试验 耐汗渍色牢度。2 结果与讨论2.1 色素稳定性实验结果不
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