紅花紅色素提取及其在絲織物染色中的應用

所屬分類：經濟論文閱讀次時間：2021-12-27 10:37

本文摘要：摘要:以紅花為原料提取了紅花紅色素，利用IR和UV-vis測定了色素結構和吸收光譜。將該色素染色真絲織物，并探究染色條件和染色工藝對染色性能的影響。結果顯示，色素最大吸收波長527nm，其中仲羥基和叔羥基較其他組分含量較高;常規上染真絲，當染色溫度為40℃，pH=5時，

　　摘要:以紅花為原料提取了紅花紅色素，利用IR和UV-vis測定了色素結構和吸收光譜。將該色素染色真絲織物，并探究染色條件和染色工藝對染色性能的影響。結果顯示，色素最大吸收波長527nm，其中仲羥基和叔羥基較其他組分含量較高;常規上染真絲，當染色溫度為40℃，pH=5時，上染率可達75%左右;經明礬媒染后，織物色澤變暗，但耐日曬和耐水洗牢度均提高。

　　關鍵詞:紅花紅色素;天然染料;真絲;媒染

紅色素提取

　　隨著人們消費理念、審美的改變以及環保意識增強，綠色、環保、健康、可持續發展的天然染料重新回到人們的視野中，成為近幾年研究和關注的熱點。越來越多的染整工程師重新開始對天然染料進行更加科學、系統、創新的研究，以提高天然染料的提取效率、縮短染色時間、提高染料上染率、改進染色牢度、增加顏色鮮艷度和色澤穩定性等[1-4]。紅花是一種廣泛存在于自然界中的一年生植物，早在古埃及時期便用于紡織品上色，在東方也一直被用來制作顏料和化妝品，另外它還被廣泛用作治療心血管疾病的傳統藥物[5-6]。

　　紅花之所以引人注目，是因為從它的花瓣中可以提取出黃色和紅色兩種染料，其中黃色素含量較多，約占25%～36%，可溶于水及酸性溶液;紅色素含量很少，僅為0.3%～0.6%，易溶于堿性溶液[7]，較難提取得到。紅花紅色素的主要成分為紅花苷，具有如圖1所示的結構，高溫易分解。論文以紅花為原料，在提取得到紅花紅色素的基礎上，考察其在真絲織物上的應用，探討染色條件及工藝對其染色性能的影響。

　　1實驗部分

　　1.1主要原料及儀器

　　紅花餅，四川浩銳鎵生物科技有限公司;十二水合硫酸鋁鉀、七水硫酸亞鐵、五水硫酸銅，北京化工廠有限責任公司;氧化鈰、氧化鑭，百靈威超精細材料有限公司;紫外光譜儀(Is10)，Thermo公司;pH計(MP511)，上海三信儀表公司;傅立葉變換中紅外光譜儀器(Is10)，美國尼高力儀器公司;電腦測色儀(Datacolor500)，上海德塔商貿有限公司;XenonTestChamber(Q-Sun)，翁開爾(上海)國際貿易有限公司。

　　1.2紅花紅色素的提取

　　將紅花餅粉碎，用去離子水浸泡24h后，用力擠壓并充分水洗去除紅花黃色素，然后將濾餅放入到0.1mol/L的碳酸鉀(K2CO3)水溶液中，浸泡1h，擠壓過濾，向得到的濾液中加入0.1mol/L的醋酸溶液，調節pH至5.5左右，此時濾液為紅色，向此濾液中加入脫脂棉，靜置過夜，使脫脂棉充分吸附染料，然后再將吸附完染料的脫脂棉放入0.1mol/L的碳酸鉀(K2CO3)堿性溶液中，使其釋放吸附的染料，大約30min，濾去脫脂棉，調節濾液pH至6，抽濾、冷凍干燥，得到紅花紅色素粉末備用。

　　1.3真絲染色

　　常規染色:取一定質量的真絲織物，紅花紅色素用量為3%(o.w.f.)，浴比1∶30，NaCl濃度為20g/L，調節染浴的pH值，控制染色溫度，染色1h，水洗，烘干。前媒染色:首先將真絲織物放入媒染劑溶液中，40℃下處理45min，然后進行正常染色。后媒染色:真絲織物正常染色結束后，取出放入媒染劑溶液中40℃下處理45min。明礬媒染液:2%(o.w.f.)，浴比1∶50。

　　1.4分析測試

　　1.4.1上染率的測定[8]

　　采用722型可見光分光光度計測定吸光度。上染百分率(%)=(1-A/A0)×100%式中:A———染色后染液的吸光度;A0———染色前染液的吸光度。

　　1.4.2顏色特征值的測定在Datacoior500型測色儀上按規定進行，記錄顏色特征值K/S、L*、a*、b*、C*、H。

　　1.4.3耐摩擦色牢度按GB/T3920—1997《紡織品色牢度試驗耐摩擦色牢度》測試。

　　1.4.4耐日曬牢度采用GB/T8427—2008《紡織品色牢度試驗耐人造光色牢度:氙弧》。

　　1.4.5耐水洗色牢度測定[9]常溫下，將布樣浸在浴比為1∶100的蒸餾水中30min，用722型可見分光光度計測殘液的透過率T，計算透過率下降率ΔA:ΔA=(T0-T)/T0×100%式中:T———浸泡后殘液的透過率;T0———浸泡前殘液的透過率。對比不同布樣的透過率下降率，對其水洗牢度做出評價。

　　2結果與討論

　　2.1紅花紅色素的結構表征

　　其中給出了紅花和提取的紅花紅色素的紅外光譜圖。紅花在1719cm-1處出現>C=O吸收峰;在1060cm-1附近出現明顯的C-O-C吸收峰;3303cm-1附近的吸收峰歸因于-OH官能團。經提取后，紅花紅色素中羥基吸收峰和醚鍵吸收峰相對其他官能團的吸收峰明顯增大，說明紅花紅色素中這兩種基團相對紅花中其他組分相對含量更高。這也為紅花紅色素用于纖維素纖維和蛋白質纖維染色提供理論依據，即可與染色纖維形成氫鍵結合。

　　此外，對比其中紅花和紅花紅色素的紅外光譜圖還發現，提取出來的紅花紅色素1250cm-1處酚羥基-C-O伸縮振動吸收峰幾乎消失，而大量存在的是1112cm-1和1160cm-1左右的仲醇羥基和叔醇羥基-C-O的伸縮振動吸收峰，這也大大提高了天然染料的穩定性，使之在染色時和染色后的織物存放過程中相對穩定。

　　2.2紅花紅色素的紫外可見吸收光譜

　　紅花紅色素的甲醇溶液在527nm處有最大吸收，與文獻報道基本一致[10]。

　　2.3染色性能研究

　　2.3.1染色溫度的影響

　　固定染色pH值為5和染料用量3%(o.w.f.)，在不同溫度下利用紅花紅色素對真絲進行染色，在不同時間測定染料的上染率，不同染色溫度下，上染率均隨染色時間延長逐漸增大，達到40min后，變化不大，但整體上染率較低。另外，從中可以看出：隨著染色溫度升高，最終上染率先增大后減小，當染色溫度為40℃時，最終上染率最高，可以達到75%左右，繼續升高染色溫度至60℃時，上染率反而下降，這可能是在高溫條件下，部分染料分解導致[11]。

　　隨著染色溫度從20℃、升溫至40℃，K/S值逐漸增加，染色織物染色增深;但當在60℃下染色時，得到的織物K/S值最小，僅為0.80，所得到的實物顏色也最淺，為淡粉色，說明大部分染料已分解或結構發生變化。

　　2.3.2染色pH的影響

　　固定染色溫度為40℃和染料用量為3%(o.w.f.)，在不同pH值下利用紅花紅色素對真絲進行染色，在不同時間測定染料的上染率，當染色pH=5時，上染率較高，染色40min左右可達到上染平衡。列出了不同pH下條件下染色所得織物的顏色特征值。從中可以看出，在pH=5條件下染色所得到的織物的K/S值較大，為2.3887，染色相中pH對上染率的影響對較深。

　　2.3.3媒染的影響

　　固定染色溫度40℃，染色時間1h，染色pH值為5，染料用量3%(o.w.f.)，以明礬為媒染劑，分別采用前媒和后媒工藝對真絲進行染色，然后測定染色織物的顏色特征值，媒染劑對紅花紅色素上染真絲具有較大影響，經媒染后，染色織物的K/S稍下降，且色澤發生了一定的變化，整體亮度降低，織物偏黃。對染色后織物的各項色牢度進行測定。染色織物的整體耐摩擦牢度較好，但耐曬牢度和耐水洗牢度差，經媒染后耐曬牢度和耐水洗牢度均有所提升，尤其是后媒染色。

　　3結論

　　首先以水為溶劑，去除紅花餅中的紅花黃色素，然后采用堿溶解、酸化、脫脂棉吸附、脫吸附等工序制得紅花紅色素。所得到的色素的IR光譜顯示，其結構中仲羥基和叔羥基的含量較紅花中其他組分要高，最大吸收光譜在527nm;采用常規工藝染色時，高溫下染料會分解，當染色溫度為40℃，pH=5時，染色效果較好，上染率可達到75%左右;利用明礬媒染后，染色織物的顏色發暗，偏黃，耐日曬牢度可達到3～4級，耐水洗牢度大大提高。

　　參考文獻

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　　[3]Yu-chanChao，Tsung-hanHo，Zhi-jiaoCheng，etal.AStudyonCombiningNaturalDyesandEnvironmentally-friendlyMordanttoImproveColorStrengthandUltravioletProtectionofTextiles[J]. FibersandPolymers，2017，18(8):1523-1530.

　　[4]RungruangkitkraiN，MongkholrattanasitR，PhoophatP，etal.UV-protectionpropertyofErisilkfabricdyedwithnaturaldyesforecofriendlytextiles[C]//IOPConferenceSeries:MaterialsScienceandEngineering.IOPPublishing，2020，773(1):012027.

　　[5]AdeelS，NaseerK，JavedS，etal.Microwave-assistedimprovementindyeingbehaviorofchemicalandbio-mordantedsilkfabricusingsafflower(CarthamustinctoriusL)extract[J].JournalofNaturalFibers，2020，17(1):55-65.

　　作者：鮑利紅1，2于婷婷1