新型草木染材香榧種皮的染色流程設(shè)計與染色性能探究

謝杭希，朱晨斌，吳淑晶，楊書暢

（浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院，浙江 諸暨 311800）

0 引言

諸暨香榧產(chǎn)業(yè)自古就是地方支柱產(chǎn)業(yè)之一，每年香榧產(chǎn)量冠絕全球，但由此產(chǎn)生的加工廢棄物也是極大量的。為了探究這些廢棄物的用武之地，本文在草木染原料方向?qū)Υ苏归_系列實(shí)驗(yàn)，如若成功不僅將可以廢棄物再利用消除香榧企業(yè)一筆不菲的處理費(fèi)，也可以增加香榧行業(yè)整體收入。如果項(xiàng)目可以取得一定成果，香榧廢棄種殼在草木染領(lǐng)域可以得到良好的應(yīng)用，這對香榧產(chǎn)業(yè)廢棄物變現(xiàn)這一期望來言絕對是一件益事。

1 研究背景

伴隨非遺和傳統(tǒng)文化的復(fù)興之風(fēng)，草木染因著其本身的自然綠色屬性，以及其淡雅別致的顏色受到了相當(dāng)一部分人的喜愛。雖然這些年草木染慢慢的進(jìn)入了群眾的視野，但還有大部分消費(fèi)者對其不知曉[1-2]。

香榧果的營養(yǎng)價值高，以食用為主，但是香榧的種殼卻少有人專門回收使用，單單浙江諸暨趙家鎮(zhèn)2022 年香榧年產(chǎn)量就遠(yuǎn)超五百萬公斤，可以想象每年的榧?xì)卸嗌俦焕速M(fèi)。

此項(xiàng)目首先驗(yàn)證“將香榧用作草木染原材料”的可行性，隨后以設(shè)定一套完整的標(biāo)準(zhǔn)化香榧染色流程配方為最終目的，進(jìn)行一系列調(diào)研與實(shí)驗(yàn)。

2 香榧草木染的技藝流程探索

2.1 香榧染液提取流程探索

對于香榧的種殼以及外層胚乳中的染色成分提取，設(shè)定不同溫度、不同提取部位以及不同的萃取溶劑等條件下對于香榧染色成分提取效率的影響。

2.1.1 各種溶劑對于香榧染料提取度的影響

此次實(shí)驗(yàn)分為兩組進(jìn)行，將香榧種殼、胚乳按照質(zhì)量比2∶1配比后分別用水和酒精萃取，根據(jù)萃取液對于不同布料的染色上色程度來確定溶劑對香榧染色物質(zhì)的提取程度。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）首先稱量香榧種殼與外層胚乳混合物共500 g 兩份，分別標(biāo)記為1、2 號。

（2）將1 號混合物與5 000 mL 水混合加熱，加熱溫度為70 ℃，時長3h，加熱完成后濾出染液，降溫至60 ℃開始保溫，標(biāo)記為1 號染液；2 號混合物與無水乙醇5 000 mL 混合均勻后放入恒溫加熱爐恒溫70 ℃，萃取3 min 后濾出，標(biāo)記為2 號染液。

（3）分別配置三份濃度為1%的硫酸銅、明礬、硫酸亞鐵媒染劑1 L 備用，布料選擇棉綸（化纖）混紡，亞麻與純棉三種面料，首先放置于熱水中脫漿漂洗十分鐘。

（4）將三組染液分別量取300 mL 倒入容器，再加入裁切好的面料（10 cm×10 cm）浸染10 min，取出，分別放入三組媒染劑液體，靜置媒染10 min，取出漂洗陰干。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酒精提取染液（2 號）的染色能力不及水提取組（1 號），所以香榧中染色成分對于水的溶解度大于對乙醇的溶解度，如要以香榧為染材進(jìn)行染色，則用水作為溶劑進(jìn)行染液提取更加適宜。

2.1.2 香榧不同部位染色差別

此實(shí)驗(yàn)以染液萃取部位作為變量，探究香榧果不同部位的色素含量。以1 kg∶5 L 萃取濃度、60 ℃染色溫度、染色時間60 min、媒染時間20 min、浴比大于30∶1 為定量，進(jìn)行香榧外胚乳和種殼的染色實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）分別稱取1kg 香榧黑色外胚乳和種殼，以1kg∶5L濃度進(jìn)行染液提取，提取完成后將染液恒溫至60 ℃；

（2）準(zhǔn)備純棉面料，配制1%濃度的硫酸銅、明礬、硫酸亞鐵媒染劑；

（3）布料進(jìn)行染色，浴比大于30∶1，染色完成后媒染、漂洗晾干。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出香榧黑色外胚乳的色素含量遠(yuǎn)高于種殼，而且染色色相和飽和度都優(yōu)于種殼。后續(xù)染色可以優(yōu)先選擇外胚乳作為色素提取原料。

2.2 香榧染色工藝嘗試

2.2.1 媒染劑的選擇

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）染色溶液萃取選用比例為1 kg∶10 L 的水溶劑萃取法提取。首先稱取2 kg 香榧外層胚乳，并與20 L 水混合后開始加熱，加熱時間為3 h，待其濾出液降溫至60 ℃后保溫，待用。

（2）媒染劑溶液的配制：分別稱取KAl(CuSO4)（明礬）、CuSO4（硫酸銅、藍(lán)礬）、CuSO4（硫酸亞鐵、綠礬）、檸檬酸各20 g、純堿5 g，分別與2 000 mL 純凈水混合配置成溶液，待用。

（3）將純棉布裁切成5 cm×7 cm 的小塊，分為六組，每組兩塊；同時放入沸水中脫漿10 min。脫漿完成后同時放入60 ℃的染液中，染色30 min；然后撈出，六組分別投入六種媒染劑溶液中，混合均勻，媒染十分鐘。結(jié)束后漂洗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明香榧外胚乳染色主要呈棕色系，不同的媒染劑可以給榧染織物帶來不同的色相偏好，其中鐵媒組明顯表現(xiàn)出藍(lán)黑色的顏色傾向。

2.2.2 受染物、溫度對織物上染率的影響

（1）將染液分成六份，分別設(shè)置變量為絲綢室溫、亞麻0 ℃、亞麻室溫、亞麻60 ℃、亞麻90 ℃；每份染液為45 mL，置入五十毫升離心管中，分別編號為S1、C0、C1、C2、C3、Y；

（2）用熱水對亞麻布、真絲（14 cm×10 cm 規(guī)格）進(jìn)行脫漿處理，冷卻擰干稱重后同時放入離心管內(nèi)，40 min 后取出布料，擰干，余液放回原離心管，稱重對比；

（3）對離心管進(jìn)行離心，并以Y 的上清液為標(biāo)準(zhǔn)測定吸光曲線，測得最大吸收波長λmax，而后分別以λmax 測定2-6 號的吸光度，依次得到數(shù)值（稀釋定容操作省略）[3]。

*平均吸光度：指去除誤差和無效數(shù)據(jù)后的吸光度平均值。

*上染率E=（1-10×染后吸光度/10×染前吸光度）×100%

表1 溫度與面料對香榧染上染率影響檢測結(jié)果表

綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境和操作便利程度，認(rèn)為最優(yōu)染色溫度為約15～30 ℃的室溫環(huán)境。

2.2.3 染料上染率曲線

染色溶液萃取選用比例為1 kg∶10 L 的水煮法提取。首先稱取2 kg 香榧外層胚乳，與20 L 水混合后開始加熱，加熱時間為3 h，待其濾出液降溫至60 ℃后保溫待用。

實(shí)驗(yàn)步驟（后媒染法）：

（1）將染液分成六份，分別設(shè)置時間梯度為0、5、10、20、40、80 min；每份染液為45 mL，置入五十毫升離心管中，分別編號為1-6；

（2）用熱水對亞麻布（14 cm×5 cm 規(guī)格）進(jìn)行脫漿處理，冷卻擰干后同時放入編號2-6 的離心管內(nèi)，每5，10，20，40，80 min依次取出布料，擰干，余液放回原離心管，稱重；

（3）對1-6 號離心管進(jìn)行離心，并以1 號上清液為標(biāo)準(zhǔn)測定吸光曲線，測得最大吸收波長λmax，而后分別以λmax 測定2-6 號的吸光度，得到A2-A6 數(shù)值（稀釋定容操作省略）；

實(shí)驗(yàn)步驟（前媒染法）：

（1）將染液分成六份，分別設(shè)置時間梯度為0、5、10、20、40、80 min；每份染液為45 ml，置入50 mL 離心管中，分別編號為a1-a6；

（2）用熱水對亞麻布（14 cm×5 cm 規(guī)格）進(jìn)行脫漿處理，然后放入硫酸銅溶液中浸泡10 min，冷卻擰干后同時放入編號a2-a6 的離心管內(nèi)，每5，10，20，40，80 min 依次取出布料，擰干，余液放回原離心管，稱重；

（3）對a1-a6 號離心管進(jìn)行離心，并以a1 上清液為標(biāo)準(zhǔn)測定吸光曲線，測得最大吸收波長λmax=245 nm，而后分別以λmax 測定a2-a6 號的吸光度，得到B2-B6 數(shù)值（稀釋定容操作省略）；

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明前媒染法的上染峰值要比后媒染法提前，在不考慮污染染液的情況下可以有效縮短染色時間提高染色效率。

2.3 香榧草木染各項(xiàng)數(shù)據(jù)測試以及分析

2.3.1 染色織物色牢度實(shí)驗(yàn)分析

通過寄送第三方檢測機(jī)構(gòu)，得到香榧染制品色牢度檢測數(shù)據(jù)如下：

（1）拼接互染色牢度（GB/T 31127-2014）4-5 級，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）耐光色牢度（GB/T 8427-2019）第一階段4 級，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（3）耐干洗色牢度（GB/T 5711-2015）4-5 級，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（4）耐摩擦色牢度（GB/T 3920-2008）干摩擦4 級，濕摩擦3級，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（5）耐汗?jié)n色牢度（GB/T 3922-2013）3-4 級，符合標(biāo)準(zhǔn)。

綜合檢測結(jié)果，香榧染制品在各類色牢度檢測中均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，由此可見香榧染可以作為成熟的染色織物產(chǎn)品向外推廣，也證明了香榧染的可行性、實(shí)用價值[4-5]。

2.3.2 染織成品的有效成分含量

測定原理：在堿性亞硝酸鹽溶液中，類黃酮與鋁離子形成在510nm 處有特征吸收峰的紅色絡(luò)合物，測定樣品提取液在510 nm處的吸光值，即可計算樣品類黃酮含量。

表2 植物類黃酮含量測定結(jié)果表

測定結(jié)果表明香榧外胚乳有效成分含量明顯高于種殼，且在絲織物棉織物和麻織物中都有相對不錯的有效成分含量。

3 結(jié)語

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，我們得到如下的最優(yōu)香榧染色流程結(jié)果：香榧染液提取選擇以水作為溶劑，采用水煮法，香榧外胚乳與水質(zhì)量比控制為1∶10，水煮時間2～3 h。將織物置于熱水中脫漿漂洗30 min，隨后在室溫環(huán)境下浸入香榧染液，浴比控制在1∶30，pH 酸堿度控制在7，染色時間1 h 后置于1%明礬溶液中固色20 min 即可得到棕紅色的染織物，如果想調(diào)整染織物色相可以將染后面料放于1%硫酸銅或硫酸亞鐵溶液中即可得到棕黃色和藍(lán)灰色的香榧染織物，由此得到的織物在室外、貼身穿著環(huán)境中都可以擁有不錯的色牢度性能。