本發(fā)明涉及一種艾葉色素染料的染色方法,具體涉及艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用。
背景技術(shù):
自然界中能用于染色的物質(zhì)有3000-5000 中,其中植物染料色譜較全,可以得到紫色、紅色、黃色、綠色、棕色、藍(lán)色、黑色等,可以用于蠶絲、羊毛等蛋白質(zhì)纖維的染色。植物染料根據(jù)其化學(xué)組成可分為吲哚類、類黃酮類、醌類、鞣質(zhì)、類胡蘿卜素、葉綠素和生物堿。由此可見(jiàn),由于天然植物染料的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,不同的植物染料具有不同的染色機(jī)理,許多染料的染色機(jī)理尚需探索,而且植物染料存在染料的含量低、提取率低、染色工藝復(fù)雜、染色重現(xiàn)性差、皂洗和摩擦色牢度低等問(wèn)題。
艾蒿是常見(jiàn)的菊科蒿屬多年生野生草本植物,資源豐富,作為一種傳統(tǒng)中草藥,藥用歷史悠久,作為藥用部位的艾葉,含有揮發(fā)油、黃酮、膽堿、桉葉烷類、三菇類、多糖類化合物及微量元素等成分,具有鎮(zhèn)定免疫、解熱利尿、抗菌消炎、平喘祛痰、止癢抗敏、護(hù)肝利膽、調(diào)節(jié)血壓等多重藥效及保健功能。同時(shí),艾葉也是一種天然染料,其含有醇溶性色素,通過(guò)與蛋白質(zhì)纖維中的-OH、-NH2、-COOH等活性基團(tuán)結(jié)合,可在羊毛、蠶絲等纖維上染色。而纖維素纖維分子中含有大量的-OH,因此,理論上存在上染的可能性,但是,由于植物染料往往通過(guò)提取的方法,來(lái)獲得有色色素作為染料使用,相應(yīng)地為了更大程度利用植物中可作為染料的色素,必須通過(guò)有效的提取方法來(lái)最大化的獲得相應(yīng)的染料,同時(shí)提取方法的不同,對(duì)于染料中所含有的雜質(zhì)成分一定程度上也會(huì)增加?,F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于艾葉色素對(duì)纖維素纖維進(jìn)行染色的報(bào)道,均無(wú)法達(dá)到應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。
現(xiàn)有技術(shù)1:艾蒿植物染料開(kāi)發(fā)及其染色性能研究,孫福娟等,染整技術(shù),2010年09月,第33-35頁(yè)中公開(kāi)了艾蒿色素的提取液用于纖維素纖維的直接染色,艾蒿色素的提取工藝中將艾蒿洗凈,晾干,粉碎浸提,過(guò)濾獲得濾液,最后對(duì)純棉織物盡享染色,該提取工藝中最佳的提取工藝為在65℃下進(jìn)行,浸提時(shí)乙醇的用量達(dá)到了艾蒿粉末質(zhì)量的30倍,可見(jiàn),該提取工藝中不僅需要在一定的溫度下進(jìn)行提取,而且提取過(guò)程中需要消耗大量的乙醇溶劑,并且浸提液中艾蒿色素的含量極低,棉織物的染色深度非常淺,因此,該文獻(xiàn)中的提取工藝所獲得的艾蒿色素不僅工業(yè)消耗大,色素提取率也較低,而且染色效果差,不符合環(huán)保、高效的工業(yè)化生產(chǎn)需求;
現(xiàn)有技術(shù)2:碩士論文“艾蒿天然色素的提取及其染色性能研究”中公開(kāi)了艾葉色素通過(guò)超聲波輔助采用乙醇浸提的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)艾葉色素的提取充分,其提取工藝中乙醇的用量仍然要維持在固液比在30倍以上,同時(shí)提取中采用微波輔助進(jìn)一步限制了工業(yè)化應(yīng)用的潛力,微波輔助方式往往僅適合實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的操作,工業(yè)應(yīng)用存在明顯的局限性,并且大量乙醇的使用和繁瑣的工藝步驟,同樣不適合工業(yè)化生產(chǎn)。此外,超聲輔助70℃的溫度下,溫度過(guò)高提取對(duì)于植物色素的存在明顯的破壞風(fēng)險(xiǎn)。
因此,開(kāi)發(fā)出具有工業(yè)化應(yīng)用潛力、并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)艾葉色素的充分提取以及實(shí)現(xiàn)提取的染料對(duì)纖維素纖維的充分染色效果,從而獲得一種具有潛在工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的染色工藝,均是目前現(xiàn)有技術(shù)均無(wú)法解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法通過(guò)常規(guī)提取辦法獲得艾葉色素作為纖維素纖維染料的技術(shù)缺陷,本發(fā)明的目的在于通過(guò)植物細(xì)胞破壁提取技術(shù),提供一種有效的充分提取艾葉色素的方法獲得一種全新的植物染料,創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)了將艾葉色素作為纖維素纖維的植物染料。此外,本發(fā)明同時(shí)提供了將該艾葉色素染料應(yīng)用于纖維素纖維染色的具備工業(yè)化應(yīng)用價(jià)值的同浴媒染法染色工藝,填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中艾葉色素植物染料的技術(shù)空白。
為了解決本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,其特征在于:取艾葉洗凈、干燥后,將艾葉用破壁機(jī)破壁后,得到墨綠色糊狀液體,取100g糊狀液體,用乙醇作為溶劑將糊狀液體溶解,所述乙醇與糊狀液體的用量質(zhì)量比為1:1-1:4,充分溶解后,再進(jìn)行抽濾,取濾液獲得艾葉色素作為染料;采用所述染料通過(guò)同浴媒染法對(duì)纖維素纖維進(jìn)行染色。
所述的艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,優(yōu)選的,所述乙醇與糊狀液體的用量質(zhì)量比為1:1-1:2。
所述的艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,優(yōu)選的,所述乙醇與糊狀液體的用量質(zhì)量比為1:2。
所述的艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,優(yōu)選的,所述的同浴媒染法中的媒染劑為硫酸鋁鉀。
所述的艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,優(yōu)選的,所述同浴媒染法的具體染色工藝如下:室溫條件下,取艾葉色素配置成染液300ml,艾葉色素質(zhì)量濃度為33%,加入媒染劑,促染鹽,待化料均勻后,升溫至50-95℃升溫速率為3℃/min,加入純棉漂白斜紋織物10g,浴比為1:30,染色時(shí)間為40-80min,再加入固色鹽,保溫固色15min,染畢,水洗,烘干。
所述的艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,優(yōu)選的,所述同浴媒染法的具體染色工藝如下:室溫條件下,取艾葉色素配置成染液300ml,艾葉色素質(zhì)量濃度為33%,加入媒染劑,促染鹽,待化料均勻后,升溫至80℃升溫速率為3℃/min,加入純棉漂白斜紋織物10g,浴比為1:30,染色時(shí)間為60min,再加入固色鹽,保溫固色15min,染畢,水洗,烘干。
所述的艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,優(yōu)選的,所述媒染劑硫酸鋁鉀的用量為7.5%-15%(owf)、促染鹽氯化鈉的質(zhì)量用量與染液的體積比為20-30g/L,固色鹽純堿碳酸鈉的質(zhì)量用量與染液的體積比為7.5-15g/L。
所述的艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,優(yōu)選的,所述媒染劑硫酸鋁鉀的用量為12.5%(owf)、促染鹽氯化鈉的質(zhì)量用量與染液的體積比為25g/L,固色鹽純堿碳酸鈉的質(zhì)量用量與染液的體積比為12.5g/L。
所述的艾葉色素染料在纖維素纖維同浴媒染工藝中的應(yīng)用,優(yōu)選的,所述染液的吸光度值為1.025。
發(fā)明詳述:本發(fā)明中涉及的艾葉色素獲得纖維素纖維染料的進(jìn)一步詳述,通過(guò)約1.6×104-4.5×104r/min的高速電機(jī)和六葉刀片,實(shí)現(xiàn)242-452km/h的刀片切割速度和近1.8×105次/min的切削頻次,實(shí)現(xiàn)超微粉碎,快速打破細(xì)胞壁,將細(xì)胞內(nèi)的維生素、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、植化素等充分釋出,生產(chǎn)過(guò)程中,分別按照糊狀液體與乙醇溶劑的質(zhì)量比為1:1,1:2,1:3,1:4的比例配制染料,各取等量染料,在同等條件下分別直接對(duì)等量棉織物進(jìn)行染色。從現(xiàn)有技術(shù)中艾葉色素的直接染色結(jié)果來(lái)看,染料濃度對(duì)于染色深度具有決定性影響,艾葉色素與乙醇溶劑的質(zhì)量比低于1:1時(shí),染液濃度過(guò)高,無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效染色,當(dāng)達(dá)到1:1以后,配制的染液雖然已符合染色要求,但本發(fā)明的染色工藝中,艾葉色素與乙醇的質(zhì)量比在1:2時(shí)實(shí)現(xiàn)了最佳染色效果和工藝的經(jīng)濟(jì)化。此外,由于植物染料不同的制備工藝其色素成分也存在明顯的差異,本發(fā)明通過(guò)對(duì)媒染劑、染色溫度、染色時(shí)間、促染劑以及固色劑和固色時(shí)間的優(yōu)化,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了艾葉植物染料達(dá)到應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)的要求。
本發(fā)明的涉及的艾葉色素染液在細(xì)胞破壁后,優(yōu)選在室溫下與乙醇配成染液直接使用,無(wú)需在高溫條件下浸提的操作,有效地避免了過(guò)高的溫度對(duì)于植物色素的破壞,染色的纖維素纖維無(wú)需進(jìn)行改性處理。直接將配制的染液應(yīng)用于染色中。
有益效果:1.本發(fā)明創(chuàng)造性的將破壁提取技術(shù)應(yīng)用于艾葉色素的提取工藝中,實(shí)現(xiàn)了對(duì)艾葉中色素的充分、有效的提取,實(shí)現(xiàn)將艾葉色素轉(zhuǎn)化新型植物染料;通過(guò)植物細(xì)胞破壁提取技術(shù)的應(yīng)用,有效的簡(jiǎn)化了常規(guī)的乙醇溶劑浸提工藝,也有效地降低了提取過(guò)程中對(duì)于乙醇溶劑的大量消耗;此外,通過(guò)植物細(xì)胞破壁提取技術(shù)解決通過(guò)乙醇浸提技術(shù)獲得色素染料染液其上染能力弱不具備工業(yè)化應(yīng)用的缺陷。
2.本發(fā)明將提取的艾葉色素作為纖維素纖維的新型植物染料,通過(guò)對(duì)全新植物染料相關(guān)性能的探索研究,分析確定了具備工業(yè)化生產(chǎn)潛力的同浴媒染法的染色工藝,該染料通過(guò)對(duì)純棉纖維的同浴媒染法可以達(dá)到棉織物得色深度K/S值3.625,干摩4-5級(jí),濕摩4級(jí),變色4級(jí),沾(棉)色4級(jí),手感4級(jí),已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)實(shí)的工業(yè)生產(chǎn)需求,填補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中艾葉色素植物染料的技術(shù)空白。
3. 本發(fā)明將提取的艾葉色素作為纖維素纖維的植物染料,通過(guò)結(jié)合對(duì)染料性質(zhì)的分析確定了同浴媒染法的染色工藝,采用該染色工藝具有染色溫度低,染色時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn),大大降低了工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)成本,更具有工業(yè)生產(chǎn)的價(jià)值,相比常規(guī)直接染色等染色工藝,染色效果更佳,更具有商用價(jià)值。
4. 本發(fā)明中涉及的艾葉色素提取均可以室溫下進(jìn)行完成,不僅有效避免了高溫對(duì)于植物染料的破壞,無(wú)需對(duì)纖維素纖維進(jìn)行改性處理,即可以實(shí)現(xiàn)高效染色。
附圖說(shuō)明:
圖1為媒染劑濃度與染色得色深度的關(guān)系示意圖;
圖2為染色溫度與染色得色深度的關(guān)系示意圖;
圖3為促染鹽與染色得色深度的關(guān)系示意圖;
圖4為固色鹽與染色得色深度的關(guān)系示意圖;
圖5為染色時(shí)間與染色得色深度的關(guān)系示意圖;
圖6為同浴媒染法最佳工藝條件下的勻染性示意圖。
具體實(shí)施方式
制備例1
將準(zhǔn)備好的艾葉洗凈、干燥后,用破壁機(jī)破壁后,得到墨綠色糊狀液體,并釋放出艾蒿獨(dú)有的芳香味。每次取100g糊狀液體,用乙醇作溶劑按表中比例進(jìn)行溶解,再抽濾,取濾液。分別按照糊狀液體與乙醇溶劑的質(zhì)量比為1:1,1:2,1:3,1:4的比例配制染料,各取等量(100g)染料,在同等條件下分別直接對(duì)等量棉織物(2.5g)進(jìn)行染色,結(jié)果如下表所示:
結(jié)合染液過(guò)濾后的狀態(tài)、顏色以及織物直接染色后的效果,進(jìn)一步通過(guò)染色深度、干濕摩擦牢度、沾色、變色等參數(shù)的測(cè)定,確定將糊狀液體與乙醇溶劑的質(zhì)量比定為1:2,吸光度為1.025的染液與蒸餾水配置成染液質(zhì)量濃度為33%的染料為最優(yōu)的染料配方,作為以下實(shí)施例中染料備用,同時(shí)結(jié)合下述優(yōu)化的反應(yīng)工藝,對(duì)染色的染色結(jié)果進(jìn)行測(cè)定。
實(shí)施例
同浴媒染法:
室溫條件下,取艾葉色素配置成染液300ml,艾葉色素質(zhì)量濃度為33%,加入媒染劑,促染鹽,待化料均勻后,升溫至80℃(3℃/min),加入純棉漂白斜紋織物10g,浴比為1:30,染色完成后,再加入固色鹽,保溫固色15min,染畢,水洗,烘干。
直接染色法:
室溫條件下,取艾葉色素配置成染液300ml,艾葉色素質(zhì)量濃度為33%,加入促染鹽,升溫至65℃(2℃/min),加入媒染劑和純棉漂白斜紋織物10g,浴比為1:30,染色完成后,再加入固色鹽,保溫固色15min,染畢,水洗,烘干。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖1中媒染劑濃度與染色得色深度的關(guān)系,可以確定本發(fā)明中所獲得的艾葉色素染料,對(duì)于直接染色法工藝并不具有明顯的促進(jìn)上染的效果,在同浴媒染法工藝中媒染劑硫酸鋁鉀能夠顯著提高染液的上染率,促進(jìn)艾葉色素與棉纖維的結(jié)合,同浴媒染媒染劑濃度在12.5%(owf) K/S值變化已不再明顯。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖2中染色溫度與染色得色深度的關(guān)系,可以確定本發(fā)明中所獲得的艾葉色素染料,在染色溫度35℃-65℃階段對(duì)織物得色深度影響較明顯,其中對(duì)直接染色后續(xù)影響較小,因此,直接染色的染色溫度選擇溫度為65℃作為最適溫度,而同浴媒染的溫度80℃時(shí)基本變化不大,因此,選擇該溫度作為的最適溫度。同時(shí),也可以發(fā)現(xiàn),染色溫度進(jìn)一步升高對(duì)于染色效果也具有明顯的影響,95℃時(shí),K/S值反而略有下降,說(shuō)明溫度過(guò)高可能對(duì)艾葉色素染料產(chǎn)生破壞,反而降低了織物得色量。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖3中促染鹽與染色得色深度的關(guān)系,可以確定本發(fā)明中所獲得的艾葉色素染料,食鹽對(duì)直接染色和同浴媒染的影響相對(duì)較小,其中,在食鹽用量15g/L后,直接染色后織物的K/S值變化很小,25g/L后同浴媒染后織物的K/S值幾乎沒(méi)有變化,因此,選擇直接染色時(shí)食鹽用量15g/L,同浴媒染時(shí)食鹽用量25g/L作為食鹽的最適用量。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖4中固色鹽與染色得色深度的關(guān)系,可以確定本發(fā)明中所獲得的艾葉色素染料,純堿對(duì)得色深度的影響相對(duì)較小。直接染色在純堿用量10g/L時(shí),同浴媒染時(shí)在純堿用量12.5g/L時(shí),布樣的得色深度有較大值,因此,選擇以上用量作為各染色方法的最適純堿用量。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖5中染色時(shí)間與染色得色深度的關(guān)系,可以確定本發(fā)明中所獲得的艾葉色素染料,染色時(shí)間對(duì)染色得色深度影響較大,尤其是在50min以內(nèi)時(shí),K/S值上升明顯,結(jié)合顏色深度變化趨勢(shì),選擇50min作為直接染色的最適時(shí)間,選擇60min作為同浴媒染的最適染色時(shí)間。
分析與測(cè)試
(1)表面得色深度及顏色特征值
在電腦測(cè)色配色儀上直接測(cè)定,記錄該布樣的 K/S 值(得色深度)及顏色特征值L,a,b。
(2)勻染性
在待測(cè)布面上選取6個(gè)點(diǎn),測(cè)試布面6個(gè)點(diǎn)之間的色差,選取其中1個(gè)點(diǎn)做標(biāo)樣,其余5個(gè)點(diǎn)做試樣,比較各點(diǎn)數(shù)據(jù),得出DE值,以色差大小來(lái)評(píng)定勻染性能。
(3)牢度
a.耐摩擦牢度:參考GB/T3920-2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》,測(cè)定印花織物耐干摩、濕摩擦牢度。
b.耐洗色牢度:參考GB/T3921-2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》,測(cè)定印花織物耐洗色牢度。
(4)手感
采用主觀評(píng)價(jià)法,通過(guò)“搓、捏、摸、抓”等觸覺(jué),并與未染色織物對(duì)比,綜合評(píng)定織物的手感等級(jí),采用5級(jí)評(píng)級(jí),1級(jí)最差,5級(jí)最好。
綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,直接染色和同浴媒染的最適染色條件及該條件下得色濃度K/S值,如下表所示。
通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)果可以看出,本發(fā)明通過(guò)植物細(xì)胞破壁提取技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)艾葉色素的有效提取,但是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,所述的艾葉色素染料,并非適合任意的染色工藝,相比同浴媒染法,直接染色法并不適合本發(fā)明的染液,同時(shí)獲得最佳的染色結(jié)果,與染液吸光度、與具體工藝中各階段的染色工藝參數(shù)以及助劑的工藝參數(shù)等均有著密切的關(guān)系,同時(shí)采用同浴媒染法獲得的產(chǎn)品K/S值是直接染色法的2倍以上,產(chǎn)生預(yù)料不到的技術(shù)效果。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖6中同浴媒染法最佳工藝條件下的勻染性示意圖,可以確定本發(fā)明中所獲得的艾葉色素染料,同浴媒染法相比直接染色法的勻染性較好,同樣具有預(yù)料不到的技術(shù)效果, DE值44.44%的色差在允許范圍內(nèi),相比直接染色法提升了4倍,為開(kāi)發(fā)作為工業(yè)化生產(chǎn)植物染料的進(jìn)一步提供可選的范疇。
直接染色法和同浴媒染法的染色產(chǎn)品進(jìn)行摩擦牢度、耐洗牢度及手感測(cè)試,如下表所示:
通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)果可以看出,棉織物用以上染色方法染色后的各項(xiàng)牢度及手感均較好,相比直接染色法具有明顯優(yōu)勢(shì),均在4級(jí)以上,說(shuō)明采用該法染色染化料溶解完全,染色較均勻,艾葉色素與棉纖維結(jié)合牢固高,通過(guò)對(duì)染料勻染性能的改進(jìn),可以作為工業(yè)化應(yīng)用植物染料的可選范疇。
上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效,而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下,對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此,舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。