樟樹落葉天然染料的提取及用于真絲綢染色

陳美云，袁德宏，張玉萍

(1.南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.南通職業(yè)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226007)

樟樹落葉天然染料的提取及用于真絲綢染色

陳美云1，袁德宏2，張玉萍2

(1.南通大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.南通職業(yè)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226007)

從樟樹落葉中提取天然染料并將提取液用于真絲綢的染色，討論了氫氧化鈉濃度、提取溫度、提取時(shí)間、料液比對(duì)樟樹落葉天然染料提取效果的影響，以及染色pH值、染色溫度、染色時(shí)間、硫酸鈉質(zhì)量濃度等對(duì)真絲綢染色效果的影響。研究表明，樟樹落葉提取的優(yōu)化工藝為：氫氧化鈉0.2 mol/L，提取溫度100 ℃，提取時(shí)間50 min，料液比1∶40；樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢直接染色的優(yōu)化工藝為：染色pH3.50左右，染色溫度90 ℃，浴比50∶1，染色時(shí)間60 min。此外，堿性提取物染色真絲綢具有一定的牢度性能，媒染可提高染色真絲綢的染色牢度和耐曬色牢度。

樟樹落葉；天然染料；提??；真絲綢；染色

樟樹，屬常綠喬木植物，是經(jīng)濟(jì)林樹種，也是中國(guó)亞熱帶常綠闊葉林的主要組成樹種之一，樟樹在中國(guó)分布廣、面積大、蘊(yùn)藏多、品種全。樟樹的利用價(jià)值很高，可制香料、油脂、優(yōu)質(zhì)木材、工藝品、醫(yī)藥、日用化工品等[1-4]，樟樹落葉中含有豐富的棕黑色色素，是一種很好的天然染料，用樟樹落葉提取色素，開辟了樟樹落葉的又一新途徑，提高了樟樹的綜合利用價(jià)值[5-7]。

本研究主要探討了樟樹落葉提取天然染料的工藝，優(yōu)化了樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢染色的工藝，并評(píng)定了染色效果。

1 試 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料、藥品和儀器

試驗(yàn)材料：市售全真絲練白12102雙縐。

試驗(yàn)藥品：氫氧化鈉、碳酸鈉、鹽酸、無(wú)水硫酸鈉、硫酸銅、硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵等，均為分析純；樟樹落葉2010年5月?lián)熳阅贤ù髮W(xué)原文峰校區(qū)。

儀器和設(shè)備：PB21 pH計(jì)[賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司]，HS-20常壓高溫染色機(jī)(香港威萊爾緊密機(jī)械有限公司)，SHA-C水浴恒溫振蕩器(金壇市恒豐儀器廠)，Color-Eye3100型測(cè)色配色儀(理寶科學(xué)器材有限公司)，TU-1901雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限公司)，GYROWASH415水洗/干洗色牢度機(jī)(英國(guó))，Y571L染色摩擦色牢度儀(萊州市電子儀器有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樟樹落葉天然染料的提取

稱取洗凈烘干及粉碎的樟樹落葉，加入所需的提取劑，在特定溫度下提取一定時(shí)間，冷卻、過(guò)濾待用。

1.2.2 樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢的直接染色

按要求配制10 g/L的樟樹落葉提取液，調(diào)節(jié)染液pH2.00～7.00，加入0～60 g/L的硫酸鈉，室溫將充分潤(rùn)濕的真絲綢投入染液，升溫至50～100 ℃，染色15～120 min，降溫，水洗，晾干。

1.2.3 真絲綢媒染染色

預(yù)媒染色：先將真絲綢投入含3 g/L媒染劑的溶液中，于50 ℃條件下處理45 min，取出后再投入到樟樹落葉的染液中，按優(yōu)化的直接染色工藝進(jìn)行染色，降溫，水洗，晾干。

同媒染色：直接將真絲綢投入含有媒染劑和樟樹落葉染料的染液，按優(yōu)化的直接染色工藝進(jìn)行染色，降溫，水洗，晾干。

后媒染色：先將真絲綢投入樟樹落葉染液中，按優(yōu)化的直接染色工藝進(jìn)行染色，取出后再投入含3 g/L媒染劑的溶液中，于50 ℃下處理45 min，降溫，水洗，晾干。

1.3 性能測(cè)試

1.3.1 樟樹落葉提取液的吸光度

用TU-1901雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，在200～800 nm范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 真絲綢的染色效果

在Color-Eye3100型測(cè)色配色儀上進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 染色牢度

摩擦色牢度按GB/T 3920－1997《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》測(cè)定，耐皂洗色牢度按GB/T 3921－2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》方法A(1)進(jìn)行測(cè)定，耐曬色牢度由南通市紡織產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所有限公司按GB/T 8427－2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐人造光色牢度：氙弧》方法(3)進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 樟樹落葉天然染料提取工藝因素分析

2.1.1 不同提取劑對(duì)樟樹落葉提取效果的影響

分別用水、1 %鹽酸、1 %碳酸鈉和1 %氫氧化鈉作為提取劑，固定料液比為1∶40，在100 ℃條件下提取40min，提取液吸收光譜曲線及提取液染色真絲綢的性能分別見(jiàn)圖1及表1。

圖1 不同提取劑提取液吸收光譜曲線Fig.1 The absorption spectrum of dry leaves of camphortree extracts with different extraction solvents

表1 不同提取劑樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢直接染色的結(jié)果Tab.1 The dyeing effect of silk fabric with dry leaves of camphortree extracts of different extraction solvents

由圖1可以看出，樟樹落葉提取液在紫外區(qū)274 nm左右及214 nm左右共有2個(gè)吸收峰，以水、鹽酸溶液作為提取劑，提取液的吸光度較低，以碳酸鈉及氫氧化鈉溶液為提取劑，提取液吸光度較大。由表1可知，以水、鹽酸溶液為提取劑，提取液染色真絲綢的K/S值、與未染色真絲綢之間的色差ΔE*均較小，明度較大；以碳酸鈉、氫氧化鈉作提取劑，提取液染色真絲綢與未染色真絲綢之間的色差ΔE*較大，明度較小。但以氧化鈉溶液為提取劑時(shí)，提取液染色真絲綢的K/S值及色差值明顯更大，明度更小，且染色真絲綢的紅黃光與水提取液染色真絲綢接近，這說(shuō)明用氫氧化鈉溶液對(duì)樟樹落葉進(jìn)行提取，提取效果較好，因此選擇氫氧化鈉溶液作為提取劑。

2.1.2 正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝

選擇氫氧化鈉用量、提取溫度、提取時(shí)間、料液比4個(gè)因素，每個(gè)因素選取3個(gè)水平進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)方案、結(jié)果及結(jié)果分析見(jiàn)表2。

表2 L9(34)正交試驗(yàn)方案、結(jié)果及結(jié)果分析Tab.2 L9(34) Orthogonal test plan, results and analysis of the results

從表2可以看出，對(duì)于214 nm吸光度而言，提取溫度影響最大，其次是氫氧化鈉用量、料液比，提取時(shí)間的影響較小。提取溫度以水平3效果最佳，氫氧化鈉用量以水平2效果最好，料液比及提取溫度均以水平3效果最好。對(duì)于274 nm吸光度而言，由主到次影響的順序?yàn)樘崛囟取溲趸c用量、提取時(shí)間、料液比。提取溫度以水平3效果最佳，氫氧化鈉用量以水平3效果最好，料液比以水平2最好，提取時(shí)間以水平3最好。綜合214 nm和274 nm吸光度的結(jié)果，得到樟樹落葉天然染料提取的優(yōu)化工藝為：氫氧化鈉0.20 mol/L、提取溫度100 ℃、提取時(shí)間50 min、料液比為1∶40。

2.1.3 提取次數(shù)對(duì)提取效果的影響

固定料液比1∶40，氫氧化鈉濃度0.20 mol/L，提取溫度100 ℃，提取時(shí)間50 min，對(duì)樟樹落葉提取3次，第1次提取后的濾渣進(jìn)行第2次提取，第2次提取后的濾渣再進(jìn)行第3次提取，測(cè)定每次提取液的吸光度，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 提取次數(shù)對(duì)樟樹落葉提取效果的影響Tab.3 Effect of extraction times on dry leaves of camphortree extraction

由表3可知，第1次提取已經(jīng)提取出樟樹落葉大部分的色素，第2次、第3次提取得到的色素很少，這說(shuō)明一次提取就能取得較好的提取效果，再進(jìn)行第2次及第3次提取意義不大，因此對(duì)樟樹落葉采用一次提取的方法。

2.2 真絲綢直接染色工藝因素分析

2.2.1 染液pH值對(duì)染色效果的影響

固定染色的其他條件，調(diào)節(jié)染液pH值分別為1.99、2.55、2.97、3.54、4.04、4.53、5.03、5.54、6.04、7.05，樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢的染色效果見(jiàn)表4。

表4 染色pH值對(duì)染色效果的影響Tab.4 Effect of dyeing pH value on dyeing

由表4可以看出，染液pH值在1.99～2.55的范圍內(nèi)，隨著染液pH值的增大，染色真絲綢的K/S值及與未染色真絲綢之間的色差?E*逐漸增加，明度L*值逐漸減少，當(dāng)pH值為2.55時(shí)，染色真絲綢的K/S值和?E*值達(dá)最大值，L*值達(dá)到最小值；之后隨著染液pH值的增加，染色真絲綢的K/S值及與未染色真絲綢之間的色差?E*值逐漸減少，明度L*值逐漸增加。從表2還可以看出，染色真絲綢的a*值及b*值均為正值，且隨著染液pH值的增加逐漸減小，說(shuō)明樟樹落葉提取液染色真絲綢帶紅光及黃光，且紅光及黃光隨染色pH值增加逐漸減少，由于染液pH值過(guò)小會(huì)對(duì)真絲綢造成損傷且也不易勻染。另外還發(fā)現(xiàn)，染液pH值太小，染液略有沉淀的現(xiàn)象，因此染液pH值選擇3.50左右比較合適。

2.2.2 染色溫度對(duì)染色效果的影響

由表5可以看出，隨著染色溫度的增加，染色真絲綢的K/S值及與未染色真絲綢之間的色差?E*逐漸增加，明度L*值、紅光a*值及黃光b*值逐漸減少。但紅光減小不明顯?？紤]到染色溫度太高，會(huì)造成真絲綢的損傷，因此，染色溫度選擇90 ℃比較合適。染色溫度對(duì)真絲綢染色效果的影響見(jiàn)表5。

表5 染色溫度對(duì)染色效果的影響Tab.5 Effect of dyeing temperature on dyeing

2.2.3 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響

表6 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響Tab.6 Effect of dyeing time on dyeing

由表6可以看出，隨著染色時(shí)間的延長(zhǎng)，染色真絲綢的K/S值及與未染色真絲綢之間的色差?E*值略有增加，明度L*值、紅光a*值及黃光b*值逐漸減小。由于染色時(shí)間太短不容易勻染，過(guò)長(zhǎng)也容易導(dǎo)致真絲綢的損傷，因此染色時(shí)間選擇60 min比較合適。

2.2.4 硫酸鈉用量對(duì)染色效果的影響

在染液中加入不同量的硫酸鈉，樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢的染色效果見(jiàn)表7。

表7 硫酸鈉用量對(duì)染色效果的影響Tab.7 Effect of sodium sulphate on dyeing

由表7可以看出，染液中加入硫酸鈉，染色真絲綢的K/S變化不大，與未染色真絲綢之間的色差?E*值、紅光a*值及黃光b*值略有下降，明度L*值略有增加，但總體硫酸鈉用量對(duì)真絲綢的染色效果影響不大，因此染色時(shí)不需要加入硫酸鈉。

2.2.5 正交試驗(yàn)優(yōu)化樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢直接染色的工藝

用3因素3水平進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)，A為染色pH值：A12.99，A23.51，A34.03；B為染色溫度：B180 ℃，B290℃，B3100 ℃；C為染色時(shí)間：C145 min，C260 min，C375 min。正交試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表8、正交試驗(yàn)結(jié)果分析見(jiàn)表9。

表8 L9(33)正交試驗(yàn)方案及結(jié)果Tab.8 L9(33) Orthogonal test plan and results

表9 樟樹落葉提取液真絲綢直接染色正交試驗(yàn)結(jié)果分析Tab.9 Orthogonal analysis on dyeing of silk fi ber with dry leaves of camphortree extracts

從表9可以看出，對(duì)于染色真絲綢K/S值、明度L*值及與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值而言，染色溫度B影響最大，其次是染色pH值A(chǔ)，染色時(shí)間C影響最小。染色溫度以B3染色效果最好，但溫度太高，會(huì)損傷真絲綢，選擇B2比較合適；染色pH值以A2最好，染色時(shí)間以C3最好，但時(shí)間太長(zhǎng)，染色效果提高程度不大，因此選擇C2比較合適。根據(jù)染色真絲綢的K/S值、明度L*值及與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值，得到的優(yōu)化工藝為A2B2C2。對(duì)于染色真絲綢的紅光而言，染色溫度B影響最大，其次是染色pH值A(chǔ)，染色時(shí)間C影響最小，染色溫度B1的紅光最重，染色pH值A(chǔ)2的紅光最重，染色時(shí)間C1的紅光最重。對(duì)于染色真絲綢的黃光而言，染色pH值A(chǔ)影響最大，其次是染色溫度B，染色時(shí)間C影響較小，三因素均以水平1的黃光最重。由于染色真絲綢的K/S值是最重要的染色性能指標(biāo)，因而樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢直接染色的工藝主要由染色真絲綢的K/S值決定。綜合單因素及正交試驗(yàn)的結(jié)果，得到樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢直接染色優(yōu)化的工藝條件為A2B2C2，即染色pH3.50左右、染色溫度90 ℃、染色時(shí)間60 min，浴比50∶1，不加元明粉。

2.3 媒染對(duì)真絲綢染色效果的影響

選用硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵、硫酸銅做媒染劑，分別對(duì)真絲綢進(jìn)行預(yù)媒染、同媒染及后媒染，真絲綢的染色效果見(jiàn)表10。

由表10可以看出，不同媒染劑、不同的媒染方法對(duì)染色真絲綢的染色效果有不同的影響。用硫酸鋁鉀媒染，染色真絲綢的K/S值略有下降，其中同媒染K/S值下降較多；與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值，預(yù)媒染及同媒染略有下降且同媒染下降較多，后媒染略有增加；染色真絲綢的明度L*值，預(yù)媒染及同媒染增加且同媒染增加較多，后媒染略有下降；后媒染染色真絲綢的紅光a*值及黃光b*值略有下降，預(yù)媒染略有增加而同媒染變化不大。用硫酸亞鐵媒染，與未媒染色真絲綢相比，3種媒染方法染色真絲綢的K/S值都增加，后媒法增加較大，同媒染增加較小；紅光a*值、黃光b*值及明度值L*值均下降，其中后媒法下更明顯；與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值均增加，后媒法增加更明顯。硫酸銅媒染，3種媒染方法染色真絲綢的K/S值都增加，其中同媒染K/S值增加最大，后媒染增加相對(duì)較??；媒染后染色真絲綢的紅光a*值及黃光b*值略有下降，且后媒染更明顯；染色真絲綢的明度L*值，媒染后均下降且后媒染明顯，與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值增加且后媒染增加較多。

2.4 染色真絲綢的染色牢度

染色布樣同2.3，測(cè)定染色真絲綢的染色牢度，結(jié)果見(jiàn)表11。

表10 媒染對(duì)染色效果的影響Tab.10 Effect of mordanting on dyeing

表11 染色真絲綢的染色牢度Tab.11 The color fastness of dyed silk

由表11可以看出，不同媒染劑，不同媒染方法對(duì)染色真絲綢的耐皂洗、耐摩擦色牢度及耐光色牢度有不同的影響。硫酸鋁鉀媒染，媒染使染色真絲綢耐皂洗色牢度中的沾棉及沾絲牢度增加，后媒染色真絲綢的濕摩擦色牢度和耐皂洗的變褪色牢度均有明顯提高，預(yù)媒染可適當(dāng)提高耐曬色牢度。硫酸亞鐵媒染，預(yù)媒染色真絲綢的耐摩擦色牢度略有下降，媒染使染色真絲綢的耐皂洗色牢度及耐曬色牢度有所增加且同媒耐曬色牢度提高略多。硫酸銅媒染，預(yù)媒及后媒染色真絲綢的濕摩擦色牢度略有下降，同媒染變化不大，媒染使染色真絲綢的耐皂洗色牢度及耐曬色牢度略有增加且預(yù)媒染耐曬色牢度提高略多。綜合不同媒染劑及媒染方法，可見(jiàn)媒染可以適當(dāng)提高染色真絲綢的耐皂洗色牢度及耐曬色牢度。

3 結(jié) 論

1)通過(guò)分析得出樟樹落葉天然染料提取的優(yōu)化工藝為：氫氧化鈉0.20 mol/L、提取溫度100 ℃、提取時(shí)間50 min、料液比1∶40。樟樹落葉提取液對(duì)真絲綢直接染色的優(yōu)化工藝為：染色pH3.50左右、染色溫度90 ℃、染色時(shí)間60 min，浴比50∶1，不加元明粉。

2)不同的媒染劑，不同的媒染方法，得到染色真絲綢的色光有所不同，其中硫酸亞鐵媒染真絲綢色光變化最大，硫酸鋁鉀媒染真絲綢色光變化最小。

3)媒染可適當(dāng)提高染色真絲綢的耐皂洗色牢度及耐曬色牢度，但對(duì)耐摩擦色牢度提高作用不明顯。

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Extraction of natural dye from dry leaves of camphortree and its dyeing on silk fabric

CHEN Mei-yun1, YUAN De-hong2, ZHANG Yu-ping2
(1. School of Textile and Clothing, Nantong University, Nantong 226019, China; 2. School of Textile and Clothing, Nantong Vocational College,Nantong 226007, China)

The extraction of natural dye from dry leaves of camphortree and the dyeing on silk fabrics with extracts were studied. Factors exerting influence on extraction results such as NaOH concentration, extraction temperature, extraction time, material ratio and factors exerting in fl uence on dyeing results on silk fabrics including dyeing pH, dyeing temperature, dyeing time, Na2SO4concentration were discussed. It was found that the optimum extraction conditions were NaOH 0.20 mol/L, extraction at 100 ℃ for 50min, material ratio 1∶40. The optimum conditions for the dyeing on silk fabrics were pH value 3.50, dyeing at 90 ℃ for 60 min, bath ratio 50∶1.Furthermore, the dyed silk fabrics with alkaline extracts had indefinite fastness properties and that the washing fastnesses and colour fastness could be improved by mordanting.

Dry leaves of camphortree; Natural dyes; Extraction; Silk fabric; Dyeing

TS193.7

A

1001-7003(2012)01-0005-06

2011-10-26

南通市應(yīng)用研究項(xiàng)目(AS2010014)；南通職業(yè)大學(xué)自然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目(0909103)

陳美云(1963― )，女，副教授，主要從事染整專業(yè)的教學(xué)及染整工藝研究。