樟树叶天然染料的提取及纺织品染色和功能整理研究

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樟树作为一种常青树,在我国分布广泛且数量众多,资源丰富,易于养护,种植成本较低,对生长环境要求低,并且还有着很好的应用价值和附加价值。使用樟树叶天然染料对不同类型的纺织品进行染色,不仅可以使纺织品呈现出缤纷美丽的色彩,有效利用了绿色废弃品,同时还可以减少填埋焚烧落叶等污染环境的行为,非常契合现代人所追求的绿色环保的理念。作为合成染料的部分替代或补充,使用天然染料开发一些高附加值的纺织品具有广阔的发展前景。本研究针对不同生长状态的樟树叶,结合其天然特性系统的探究樟树叶天然染料的提取及染色工艺和其功能性应用,为樟树叶天然染料在纺织工业上的广泛运用提供参考。主要的研究内容和结论如下:(1)使用傅里叶变换红外分析(FTIR)对樟树叶的结构进行了分析,结果表明樟树叶中含有丰富的多酚类化合物。当叶片颜色随着叶片成熟而从绿色变成红色时,叶绿素含量下降,同时花青素含量增加,所以成熟红叶中含有高浓度的花青素。而当叶片开始衰老直至从树上掉落时,叶片中的花青素合成会逐渐变慢,此时叶片颜色会变成棕色。使用水浴和超声两种方法在乙醇、醋酸、碳酸钠和纤维素酶四种不同的提取溶剂中提取三种不同生长状态的樟树叶(红叶、绿叶和枯叶),通过测试色素的吸光度来对提取溶剂进行筛选,结果表明乙醇、醋酸和碳酸钠都是提取樟树叶片天然色素的有效溶剂。水浴提取时使用无水乙醇提取绿叶效果最好,使用醋酸提取红叶效果最好,而枯叶则是使用碳酸钠和醋酸提取效果较好。超声提取在大多数情况下比传统的水浴提取效果更好,并且超声40kHz比80kHz更有效。使用提取出来的樟树叶染料对羊毛和蚕丝织物上染,染色织物耐光测试、耐洗测试和储存实验表明,织物经测试后颜色深度(K/S值)基本保持不变或表现出增强。光照和pH值可以诱导增色效应产生,原因是樟树叶化学结构中含有丰富的酚羟基。与未染色的织物相比,樟树叶天然染料染色后的织物抗紫外性能均得到很大提升。(2)以樟树红叶为提取对象,分别改变提取过程中提取液的pH值、提取时间、提取温度以及超声频率,使用去离子水对樟树红叶进行水浴和超声提取,对樟树红叶提取液进行稳定性测试,然后通过测试色素的吸光度来对提取工艺进行研究和优化。吸光度测试结果表明,提取pH值3、提取温度90℃及提取时间100min时提取效果最好,超声80kHz比60kHz和100kHz更有效。樟树红叶提取液耐酸碱稳定性较差,金属离子稳定性一般,高温稳定性好,在10h范围内耐光照稳定性较好。使用樟树红叶染料上染羊毛纤维,对染色前后的羊毛纤维进行电镜扫描观察、热失重分析和傅里叶变换红外分析,结果表明水浴染色的羊毛纤维表面结构没有明显变化,超声染色的羊毛纤维一些鳞片张角增大,表面结构受到轻微破坏。染色后羊毛纤维初始分解温度会略微升高,即热稳定性略有提高。通过FTIR光谱分析可知与未染色羊毛相比,染色的羊毛纤维呈现出更高的吸收强度。(3)使用樟树红叶提取液为染料,分别改变染色过程中染液浓度、染液pH值、染色时间、染色温度以及超声频率,对羊毛纤维上染。通过测试染色后羊毛的颜色深度(K/S值)和L~*a~*b~*值对染色工艺进行对比优化,结果表明染料浓度50%o.w.f.、染色pH值3、染色温度90℃及染色时间100min时上染效果最好,超声100kHz比60kHz和80kHz更有效。通过拟合上染速率曲线研究了樟树红叶染料上染羊毛纤维的染色动力学,结果表明上染速率曲线符合准二级模型,随着温度升高,染料分子在染液中的热运动加强,初始吸附速率增高,半染时间也逐渐缩短,同等温度下超声染色时羊毛对染料的吸附效果更好。使用不同的天然媒染剂和金属媒染剂对羊毛进行预媒染后染色,通过测试染色后羊毛的颜色深度(K/S值)、亮度和色牢度分析媒染剂的效果,结果表明使用金属媒染剂和天然媒染剂预媒染的羊毛颜色深度(K/S值)均大大高于直接染色的羊毛,并且染色羊毛的颜色深度(K/S值)随着天然媒染剂浓度的增加也逐渐增大。与金属媒染剂相比,一些天然媒染剂对染色羊毛颜色深度(K/S值)、亮度及色牢度的提升效果不相上下甚至更好。(4)使用樟树红叶染料分别对未媒染和硫酸亚铁预媒染的羊毛织物进行5次循环染色,测试每个染色周期后染液的吸光度、羊毛织物样品的颜色深度(K/S值)、L~*a~*b~*值、耐洗色牢度、抗紫外性能和抗氧化性能。测试结果表明染色羊毛织物的颜色深度(K/S值)及染液的吸光度会随着染色循环次数的增加而降低,但是下降幅度较小,总体仍保持一个较为平衡的数值。所有染色样品a~*和b~*值均为正值且相差不大,呈现相近的色调。染液的循环使用对染色织物的耐洗性能几乎没有影响,所有染色样品的耐洗性能和抗紫外性能都很好。使用硫酸亚铁预媒染的样品比未媒染的样品抗紫外性能更强,但是未媒染的羊毛样品在五次循环染色后均呈现出很高的自由基清除率,具有优异的抗氧化性能。
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