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紫甘蓝天然染料的提取及对羊绒纤维的染色性能研究

2019-09-07李志刚张东海

印染助剂 2019年7期
关键词:羊绒甘蓝提取液

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。

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