板栗壳色素的提取及对蚕丝织物的染色性能.pdf
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1、章双双1,陈宜灿2,王祥荣1,31.苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州 215123;2.英迪达(上海)纺织科技有限公司,上海 201101;3.苏州大学纺织行业天然染料重点实验室,江苏苏州 215123摘要:采用碱提法从板栗壳中提取板栗壳色素,探讨色素提取温度、碱质量浓度、时间对提取效率的影响;将提取色素应用于蚕丝织物染色,探讨染浴pH、温度、时间及媒染工艺对染色性能的影响。结果表明:板栗壳色素碱提取优化工艺为:温度95、碱质量浓度10 g/L、时间6090 min;提取色素上染蚕丝织物的优化工艺为:染浴pH 3、温度98、时间40 min,媒染有利于提高得色量和色牢度,但是颜色鲜艳度下降
2、,铁媒染后耐光色牢度由直接染色的2级提高到34级。关键词:板栗壳色素;提取;蚕丝织物;染色中图分类号:TS193.6文献标志码:A文章编号:1004-0439(2023)08-0015-06Extraction of chestnut shell pigment and itsdyeing properties on silk fabricZHANG Shuangshuang1,CHEN Yican2,WANG Xiangrong1,3(1.College of Textile and Clothing Engineering of Soochow University,Suzhou 2151
3、23,China;2.IndiDyeChina Co.Ltd.,Shanghai 201101,China;3.National Textile and Apparel Council KeyLaboratory of Natural Dyes,Soochow University,Suzhou 215123,China)Abstract:Using alkali extraction method to extract chestnut shell pigments from chestnut shells,the effects of pigment extraction temperat
4、ure,alkali concentration,and time on extraction efficiency were investigated.Applying extracted pigments to silk fabric dyeing,the effects of dyeing bath pH,temperature,time,andmordant dyeing process on dyeing performance were explored.The results showed that the optimal processfor alkaline extracti
5、on of chestnut shell pigment was temperature 95,alkali concentration 10 g/L,and time60-90 min.The optimal process conditions for extracting pigments and dyeing silk fabrics were pH 3 in thedyeing bath,temperature 98,and time 40 min.Mordant dyeing was beneficial for improving color yield andcolor fas
6、tness,but the brightness of the color decreased.After iron mordant dyeing,the light fastness increased from level 2 of direct dyeing to level 3-4.Key words:chestnut shell pigment;extract;silk fabric;dyeing收稿日期:2023-08-08基金项目:苏州大学校企合作项目(H230354)作者简介:章双双(1999),浙江台州人,在读研究生,主要从事天然提取物在纺织品加工中的应用研究。通信作者:王祥
7、荣,教授,E-mail:。近年来,在国家环保政策大力实施以及人们越来越重视绿色、健康的生活方式背景下,现代纺织工业正在向着绿色低碳转型,天然染料因为具有低碳、健康、绿色等优点又重新回到大众的视野1。天然染料不仅能够提升染色加工生态性,又能够赋予纺织品功能性。因此,天然染料用于纺织品染色的相关研究成为热点2-3。板栗是人类最早食用的食物之一,是重要的农林作物。中国是主要的板栗生产国之一,产量占全球产量的60%4。栗子仁味道鲜美,营养丰富。板栗不仅能直接食用,还能用于生产加工成去壳的半成品,从而产生大量的板栗壳等废弃物。据相关文献记载,板板栗壳色素的提取及对蚕丝织物的染色性能印 染 助 剂TEXT
8、ILE AUXILIARIESVol.40 No.8Aug.2023第40卷第8期2023年8月印染助剂40卷栗壳中含有酚类、有机酸、黄酮或者黄酮苷等化学成分5。从板栗壳中可以提取天然棕色的板栗壳色素,具有较好的稳定性和较强的染色能力。由此,板栗壳色素的提取引起了人们的重视,并已经被广泛地用于食品及化妆品领域。李颖6从板栗壳中提取出天然的棕色色素并对其性能进行研究,板栗壳色素中所含的酮类、多酚等化学成分都是天然染料,对纺织品染色性能以及特殊功能均有影响7-8。在纺织领域,板栗壳也被用作媒染剂来提高织物得色量,此外还可以用作颜料,赋予纺织品褐色的色调9-10。蚕丝具有质地细腻、强度高、光泽好等独
9、特的品质11。此外,蚕丝顺应环保、健康的发展趋势,从而成为最受欢迎的纺织纤维材料。蚕丝被广泛应用于高档纺织材料中,被誉为“人体第二肌肤”。采用天然染料上染蚕丝织物具有良好的前景12。本实验探讨了板栗壳色素碱提取工艺的碱质量浓度、温度、时间对提取效率的影响,并将提取色素用于蚕丝织物染色,探讨了染浴pH、温度、时间、色素用量对染色性能的影响,以期为板栗壳色素在环保纺织品染色中的应用提供理论基础。1实验1.1材料与仪器材料:蚕丝针织物(单位面积质量为105 g/m2,鑫缘茧丝绸集团股份有限公司),板栗壳(贵州青山生物科技有限公司),氢氧化钠、冰醋酸、无水碳酸钠(分析纯,江苏强盛功能化学股份有限公司)
10、,七水合硫酸亚铁(分析纯,上海源叶生物科技有限公司),硫酸铁(分析纯,上海泰坦科技股份有限公司),明矾(工业品,温州矾矿)。仪器:400Y型多功能粉碎机(永康市铂欧五金制品有限公司),XW-ZDR-2512 型低噪振荡染样机(靖江市新旺染整设备厂),SHZ-D型循环水真空泵(巩义市予华仪器有限责任公司),M-7-24P红外染色小样机(无锡博景印染机械有限公司),TU-190型紫外-可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司),Ultra Scan XE 型分光测色仪(美国 HunterLab公司),SW-12A型水洗色牢度试验机(无锡市明达纺织印染设备厂),Y(B)902 型汗渍色牢度烘箱(
11、温州市大荣纺织仪器有限公司),Nicolet5700 型傅里叶变换红外分光光度计(赛默飞世尔科技有限公司),Alpha型日晒牢度仪(SDL-Atalas公司)。1.2实验方法1.2.1板栗壳色素的提取将板栗壳用多功能粉碎机研磨至粉末状,用锥形瓶准确称取 5.00 g板栗壳细粉,量取 100 mL 不同质量浓度的氢氧化钠溶液置于其中,控制提取温度,在低噪振荡染样机中提取一定时间,冷却后采用循环水真空泵进行抽滤。滤渣中再加入100 mL对应质量浓度的碱溶液,采用相同的条件进行提取、抽滤,合并两次滤液,定容到 250 mL 作为提取液母液,待用。采用单因素实验法分析提取温度、碱质量浓度、提取时间对提
12、取效果的影响。1.2.2板栗壳色素对蚕丝织物的染色准确称取5.00 g桑蚕丝织物若干份,量取色素母液40 mL,按照染色浴比1 40在染杯中配制染液,采用乙酸或碳酸钠调节染液pH至规定值,使用红外染色机进行染色。当温度升至40 后加入蚕丝织物,升温至规定值(升温速率2/min),恒温染色规定的时间,降温,取出织物,水洗、晾干。采用单因素实验法分析染液pH、染色温度、染色时间和染料用量对染色性能的影响。1.2.3媒染按照浴比 1 40、金属媒染剂 5%(omf)配制媒染液,加入需要媒染的织物,以2/min升温至60 min,保持30 min,取出,待用。分别采用七水合硫酸亚铁、硫酸铁、明矾为媒染
13、剂对蚕丝织物进行预媒染或者后媒染。1.3测试1.3.1红外光谱将提取的板栗壳色素中和、浓缩、烘干,制作KBr/板栗壳色素(比例 100 1)压片置于傅里叶变换红外分光光度计上,在4 000400 cm-1波数范围内进行光谱扫描分析。1.3.2分光光度值取一定量提取液母液,稀释50倍,使用紫外-可见分光光度计在400800 nm波长范围内进行扫描,测定板栗壳色素溶液的吸光度,并绘制光谱曲线。1.3.3K/S值及颜色特征值将染色织物折叠成4层,在分光测色仪上进行测试,D65光源,10视场,光谱扫描范围为400800 nm,测试4次,取平均值13。1.3.4色牢度13耐皂洗色牢度:参照 GB/T 3
14、9212008 纺织品色牢度试验 耐皂洗色牢度 A(1)方法,采用水洗色牢度试验机进行测试;耐汗渍色牢度:参照 GB/T39222013 纺织品 色牢度试验 耐汗渍色牢度,采168期用汗渍色牢度烘箱进行测试;耐光色牢度:参照GB/T84272019 纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度:氙弧,采用日晒牢度仪进行测试。2结果与讨论2.1板栗壳色素提取的影响因素2.1.1提取温度由图 1 可以看出,板栗壳色素在 400500 nm 吸光度比较大,超过500 nm后吸光度开始下降,600 nm后吸光度比较小,色素溶液呈现棕色,不同温度下得到的色素光谱曲线基本一致,在可见光范围内的最大吸收波长为400
15、nm。以400 nm处的吸光度进行比较,吸光度随着提取温度的升高总体呈现上升趋势。因此,选择95 为提取温度。2.1.2碱质量浓度由图2可以看出,提取所得染液的吸光度随着碱质量浓度的增加而增大。表明随着碱质量浓度的增加,提取所得溶液中板栗壳色素含量越高。但是10、20 g/L时碱溶液在400 nm处吸光度相近。考虑到最终色素的收集以及染色还需要酸中和,因此选择碱质量浓度为10 g/L。2.1.3提取时间由图3可以看出,提取所得染液的吸光度随着提取时间的延长逐渐增大。在400 nm波长处,提取时间从60 min延长到90 min时,吸光度增加不多,因此提取时间选择6090 min。2.2板栗壳色
16、素成分分析由图4可以看出,板栗壳色素的红外光谱在3 3003 500 cm-1内出现较强的吸收峰,此处为 OH 的伸缩振动峰;在 1 710 cm-1处为醛羰基 CO 伸缩振动峰;在 1 631 cm-1处为 CO 伸缩振动峰和芳香环的伸缩振动峰;在1 400 cm-1处为CHO面内弯曲振动峰;在1 246 cm-1处应属于CH2面外摇摆振动吸收峰;在 1 0001 100 cm-1处为 CO 伸缩振动峰;在 670cm-1处为苯环上 CH 面外弯曲振动峰14。由此说明,板栗壳色素中含有多酚、黄酮类物质。2.3染色性能的影响因素2.3.1染色温度由表1可以看出,当固定染浴pH为3、染色时间为
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