红花红色素提取及其在丝织物染色中的应用

所属分类：经济论文阅读次时间：2021-12-27 10:37

本文摘要：摘要:以红花为原料提取了红花红色素，利用IR和UV-vis测定了色素结构和吸收光谱。将该色素染色真丝织物，并探究染色条件和染色工艺对染色性能的影响。结果显示，色素最大吸收波长527nm，其中仲羟基和叔羟基较其他组分含量较高;常规上染真丝，当染色温度为40℃，pH=5时，

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　　摘要:以红花为原料提取了红花红色素，利用IR和UV-vis测定了色素结构和吸收光谱。将该色素染色真丝织物，并探究染色条件和染色工艺对染色性能的影响。结果显示，色素最大吸收波长527nm，其中仲羟基和叔羟基较其他组分含量较高;常规上染真丝，当染色温度为40℃，pH=5时，上染率可达75%左右;经明矾媒染后，织物色泽变暗，但耐日晒和耐水洗牢度均提高。

　　关键词:红花红色素;天然染料;真丝;媒染

红色素提取

　　随着人们消费理念、审美的改变以及环保意识增强，绿色、环保、健康、可持续发展的天然染料重新回到人们的视野中，成为近几年研究和关注的热点。越来越多的染整工程师重新开始对天然染料进行更加科学、系统、创新的研究，以提高天然染料的提取效率、缩短染色时间、提高染料上染率、改进染色牢度、增加颜色鲜艳度和色泽稳定性等[1-4]。红花是一种广泛存在于自然界中的一年生植物，早在古埃及时期便用于纺织品上色，在东方也一直被用来制作颜料和化妆品，另外它还被广泛用作治疗心血管疾病的传统药物[5-6]。

　　红花之所以引人注目，是因为从它的花瓣中可以提取出黄色和红色两种染料，其中黄色素含量较多，约占25%～36%，可溶于水及酸性溶液;红色素含量很少，仅为0.3%～0.6%，易溶于碱性溶液[7]，较难提取得到。红花红色素的主要成分为红花苷，具有如图1所示的结构，高温易分解。论文以红花为原料，在提取得到红花红色素的基础上，考察其在真丝织物上的应用，探讨染色条件及工艺对其染色性能的影响。

　　1实验部分

　　1.1主要原料及仪器

　　红花饼，四川浩锐镓生物科技有限公司;十二水合硫酸铝钾、七水硫酸亚铁、五水硫酸铜，北京化工厂有限责任公司;氧化铈、氧化镧，百灵威超精细材料有限公司;紫外光谱仪(Is10)，Thermo公司;pH计(MP511)，上海三信仪表公司;傅立叶变换中红外光谱仪器(Is10)，美国尼高力仪器公司;电脑测色仪(Datacolor500)，上海德塔商贸有限公司;XenonTestChamber(Q-Sun)，翁开尔(上海)国际贸易有限公司。

　　1.2红花红色素的提取

　　将红花饼粉碎，用去离子水浸泡24h后，用力挤压并充分水洗去除红花黄色素，然后将滤饼放入到0.1mol/L的碳酸钾(K2CO3)水溶液中，浸泡1h，挤压过滤，向得到的滤液中加入0.1mol/L的醋酸溶液，调节pH至5.5左右，此时滤液为红色，向此滤液中加入脱脂棉，静置过夜，使脱脂棉充分吸附染料，然后再将吸附完染料的脱脂棉放入0.1mol/L的碳酸钾(K2CO3)碱性溶液中，使其释放吸附的染料，大约30min，滤去脱脂棉，调节滤液pH至6，抽滤、冷冻干燥，得到红花红色素粉末备用。

　　1.3真丝染色

　　常规染色:取一定质量的真丝织物，红花红色素用量为3%(o.w.f.)，浴比1∶30，NaCl浓度为20g/L，调节染浴的pH值，控制染色温度，染色1h，水洗，烘干。前媒染色:首先将真丝织物放入媒染剂溶液中，40℃下处理45min，然后进行正常染色。后媒染色:真丝织物正常染色结束后，取出放入媒染剂溶液中40℃下处理45min。明矾媒染液:2%(o.w.f.)，浴比1∶50。

　　1.4分析测试

　　1.4.1上染率的测定[8]

　　采用722型可见光分光光度计测定吸光度。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颜色特征值的测定在Datacoior500型测色仪上按规定进行，记录颜色特征值K/S、L*、a*、b*、C*、H。

　　1.4.3耐摩擦色牢度按GB/T3920—1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测试。

　　1.4.4耐日晒牢度采用GB/T8427—2008《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度:氙弧》。

　　1.4.5耐水洗色牢度测定[9]常温下，将布样浸在浴比为1∶100的蒸馏水中30min，用722型可见分光光度计测残液的透过率T，计算透过率下降率ΔA:ΔA=(T0-T)/T0×100%式中:T———浸泡后残液的透过率;T0———浸泡前残液的透过率。对比不同布样的透过率下降率，对其水洗牢度做出评价。

　　2结果与讨论

　　2.1红花红色素的结构表征

　　其中给出了红花和提取的红花红色素的红外光谱图。红花在1719cm-1处出现>C=O吸收峰;在1060cm-1附近出现明显的C-O-C吸收峰;3303cm-1附近的吸收峰归因于-OH官能团。经提取后，红花红色素中羟基吸收峰和醚键吸收峰相对其他官能团的吸收峰明显增大，说明红花红色素中这两种基团相对红花中其他组分相对含量更高。这也为红花红色素用于纤维素纤维和蛋白质纤维染色提供理论依据，即可与染色纤维形成氢键结合。

　　此外，对比其中红花和红花红色素的红外光谱图还发现，提取出来的红花红色素1250cm-1处酚羟基-C-O伸缩振动吸收峰几乎消失，而大量存在的是1112cm-1和1160cm-1左右的仲醇羟基和叔醇羟基-C-O的伸缩振动吸收峰，这也大大提高了天然染料的稳定性，使之在染色时和染色后的织物存放过程中相对稳定。

　　2.2红花红色素的紫外可见吸收光谱

　　红花红色素的甲醇溶液在527nm处有最大吸收，与文献报道基本一致[10]。

　　2.3染色性能研究

　　2.3.1染色温度的影响

　　固定染色pH值为5和染料用量3%(o.w.f.)，在不同温度下利用红花红色素对真丝进行染色，在不同时间测定染料的上染率，不同染色温度下，上染率均随染色时间延长逐渐增大，达到40min后，变化不大，但整体上染率较低。另外，从中可以看出：随着染色温度升高，最终上染率先增大后减小，当染色温度为40℃时，最终上染率最高，可以达到75%左右，继续升高染色温度至60℃时，上染率反而下降，这可能是在高温条件下，部分染料分解导致[11]。

　　随着染色温度从20℃、升温至40℃，K/S值逐渐增加，染色织物染色增深;但当在60℃下染色时，得到的织物K/S值最小，仅为0.80，所得到的实物颜色也最浅，为淡粉色，说明大部分染料已分解或结构发生变化。

　　2.3.2染色pH的影响

　　固定染色温度为40℃和染料用量为3%(o.w.f.)，在不同pH值下利用红花红色素对真丝进行染色，在不同时间测定染料的上染率，当染色pH=5时，上染率较高，染色40min左右可达到上染平衡。列出了不同pH下条件下染色所得织物的颜色特征值。从中可以看出，在pH=5条件下染色所得到的织物的K/S值较大，为2.3887，染色相中pH对上染率的影响对较深。

　　2.3.3媒染的影响

　　固定染色温度40℃，染色时间1h，染色pH值为5，染料用量3%(o.w.f.)，以明矾为媒染剂，分别采用前媒和后媒工艺对真丝进行染色，然后测定染色织物的颜色特征值，媒染剂对红花红色素上染真丝具有较大影响，经媒染后，染色织物的K/S稍下降，且色泽发生了一定的变化，整体亮度降低，织物偏黄。对染色后织物的各项色牢度进行测定。染色织物的整体耐摩擦牢度较好，但耐晒牢度和耐水洗牢度差，经媒染后耐晒牢度和耐水洗牢度均有所提升，尤其是后媒染色。

　　3结论

　　首先以水为溶剂，去除红花饼中的红花黄色素，然后采用碱溶解、酸化、脱脂棉吸附、脱吸附等工序制得红花红色素。所得到的色素的IR光谱显示，其结构中仲羟基和叔羟基的含量较红花中其他组分要高，最大吸收光谱在527nm;采用常规工艺染色时，高温下染料会分解，当染色温度为40℃，pH=5时，染色效果较好，上染率可达到75%左右;利用明矾媒染后，染色织物的颜色发暗，偏黄，耐日晒牢度可达到3～4级，耐水洗牢度大大提高。

　　参考文献

　　[1]BurcuYIlmazahinbakan，RecepKaradag，EmineTorgan.Dyeingofsilkfabricwithnaturaldyesextractedfromcochineal(DactylopiuscoccusCosta)andgalloak(QuercusinfectoriaOlivier)[J].JournalofNaturalFibers，2018，15(4):559-574.

　　[2]JinSounJung.NaturalDyeingofCottonandSilkwithRedPigmentExtractfromSafflower[J].InternationalJournalofu-andeService，ScienceandTechnology，2016，9(8):161-168.

　　[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：鲍利红1，2于婷婷1