乌饭树叶色素对羊毛纤维染色的研究_乌饭树叶功效与作用

　　采用分光光度法和染色试验法，对乌饭树叶色素作为天然染料在羊毛纤维上的染色进行了应用研究。试验证明，乌饭树叶色素可作为羊毛染色用的天然染料，并且染色过程中不需要加入金属盐和其他染色助剂，染色产品色泽高档，手感、光泽好。
　　This article studied the dyeing of wool fiber using the pigment of vaccinium bracteatum leaves as natural dyestuff by means of spectrophotometric method and dyeing test method. The experiments proved that the pigment of vaccinium bracteatum leaves could be a natural dyestuff used on dyeing wool fiber. The resultant products have high quality of color, good feel and luster.
　　
　　随着合成染料中的部分品种受到禁用，人们对天然染料的兴趣又重新增浓。主要原因是大多数天然染料与环境生态相容性好，生物可降解，毒性较低。加上石油资源的消耗已显示合成染料原料不足，也促进开发天然染料来补充合成染料。天然染料一般无毒和低毒，主要来源是植物的叶花果实和根茎，容易生化降解，不会造成污染，但是目前开发研究的天然染料都需要采用一定的媒染剂，以提高色泽深浓度和染色牢度。乌饭树叶提取色素是从乌饭树叶中提取可食用的天然色素，本文主要探讨了乌饭树叶色素作为天然染料在羊毛纤维染色上的应用。
　　
　　1试验用仪器、药品和材料
　　
　　材料：羊毛开司米、乌饭树叶天然色素提取液。
　　药品：冰醋酸、无水碳酸钠（江苏强盛化工有限公司）。
　　仪器：恒温水浴锅（金坛市新航仪器厂）、722N型可见光分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）、精密pH计（上海精科）、SF600电子测色配色仪（Datacolor）、W�12A型耐洗色牢度试验仪（四川实验仪器厂）、打板机（Rapid）、电炉、QZ77�101型烘箱（青岛空调设备仪器厂）等。
　　
　　2测试方法
　　
　　分光吸收光度值用722型可见光分光光度计测试；
　　L、a、b、C值用SF600电子测色配色仪，在D65光源条件下测定；
　　皂洗色牢度按GB/T 3951.2 ― 1997《纺织品色牢度试验 耐洗色牢度 试验 2》测定。
　　
　　3试验与结果
　　
　　3.1色素溶液稳定性试验
　　3.1.1色素溶液对pH值稳定性的影响
　　移取 11 份稀释后的乌饭树叶天然色素提取液，以HAc与Na2CO3溶液调节溶液pH值分别为 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11 和 12，用分光光度计测定 360 ～ 650 nm范围内各染液的吸光度（图 1）。
　　
　　由图 1 可以看出，在不同pH值条件下，乌饭树叶色素溶液显示不同的颜色，当溶液pH值在 2 ～ 6 的范围具有稳定的色泽；而当pH值为 7、8、9、11、12 时溶液的颜色发生不同的变化，由此可知，乌饭树叶天然色素在酸性至弱酸性条件下具有稳定的色泽，而在中性至碱性条件下随溶液pH值的变化而显示不同的颜色。
　　
　　3.1.2色素溶液对温度的敏感性
　　依据上述试验，对不同颜色的色素溶液进行温度敏感性试验。按照乌饭树叶色素在不同pH值条件下所显示的颜色，选取pH值 5、7、8、9、11，测试其在 30 ～ 100 ℃条件下处理后的色变情况。测得分光吸收光谱曲线如图 2 所示。
　　由图 2 可以看出，乌饭树叶天然色素溶液在 30 ～ 100 ℃的温度范围内具有很好的热稳定性，颜色不会随着温度的变化而发生改变。
　　由上述试验可知，乌饭树叶天然色素在一定pH值和温度下有稳定的色泽，具备了作为天然染料的基本条件。
　　
　　3.2染色性能试验
　　基础工艺处方：乌饭树叶提取液 N g/L，用醋酸或纯碱溶液调节pH值，羊毛 1 g，浴比 1∶40（注：1 N为 40 g新鲜乌饭树叶所含色素在 1 L蒸馏水中所形成的色素溶液浓度，下同）。
　　
　　3.2.1pH值对染色的影响
　　根据羊毛的耐酸碱性能，选择 3 个不同颜色进行染色试验，pH值分别为 4、7、9，始染温度 50 ℃，按 1 ℃/min升温至 90 ℃，保温 30 min，染色效果见表 1。
　　
　　由表 1 数据可以计算出当pH = 4染色时，得到的是红棕色；当pH = 7 染色时，得到的是驼色；当pH = 9 染色时，得到的是米黄色。pH = 4 染色时，得到的颜色最浓，pH = 7 染色时，得到的颜色鲜艳度最高。pH = 9 染色得到的颜色与pH = 7 染色的颜色相近，但是得色浓度和鲜艳度不如pH = 7 染色的效果，同时考虑pH = 9 染色对羊毛产品手感、光泽等影响，所以选择pH = 4 和pH = 7 染色。
　　3.2.2染色时间的影响
　　采取 50 ℃始染，按 1 ℃/min升温至 90 ℃，分别保温30、40、50、60、70 min，染色效果见表 2。
　　
　　由表 2 可以看出，当pH = 4 染色时，随着染色时间的延长，染样的红光不断增加，呈红棕色，同时，随着染色时间的延长，得色浓度不断增加，在 60 ～ 70 min时达到稳定。这是因为染浴的pH值在羊毛等电点附近，羊毛的鳞片层尚未很好的打开，染料的上染速率较慢，因此，随着染色时间的延长，上染率不断增加。在 pH = 4 条件下染色时，染样的手感和光泽均很好。
　　当pH = 7 染色时，染色 40 min基本达到稳定状态，再延长染色时间，色光和鲜艳度已无明显变化，得色量略有增加。这是因为，染浴pH = 7 时，高于羊毛的等电点，羊毛表面的鳞片层打开，染料易进入纤维内部，上染速率较快，因此染色 40 ～ 50 min已达到上染平衡。
　　3.2.3染色温度的影响
　　根据羊毛染色的基本工艺，选取 80、90、95、98 ℃ 4 个温度进行染色温度试验。温度对染色效果的影响见表 3。
　　
　　由表 3 可以看出，无论是 pH = 4 或pH = 7 染色，随着温度的升高，羊毛的染色浓度逐渐增大，得色越浓，且红光有所增加，得色的鲜艳度有所增加，95 ℃染色趋于稳定，这是因为染色温度越高，染料分子和纤维大分子的运动加剧，染料的上染速率和上染率都增加所致。
　　3.2.4浓度对染色的影响
　　染色条件为 50 ℃始染，按 1 ℃/min升温至 98 ℃，保温 60 min，乌饭树叶色素用量分别为 1 N、1.5 N、2 N、2.5 N g/ L，试验结果见表 4。
　　
　　从表 4 可以看出，随着染液浓度的增加，得色量增加、色泽鲜艳度也增加，当染液浓度达到 2 N g/L时，染样的色深相当于中深色系列的颜色深度，2.5 N g/L时可达到深色要求，pH = 4 染色的样品为纯正的红棕色，pH = 7 染色样品为纯正的米黄色，且产品手感、光泽好。
　　按GB/T 3951.2 ― 1997《纺织品色牢度试验 耐洗色牢度 试验 2》进行皂洗牢度试验，皂洗色牢度均达到 5 级。
　　
　　4结论
　　
　　（1）试验证明，乌饭树叶提取色素作为天然染料在染色过程中不需要加入任何的化学添加剂和金属盐，就可以获得理想的染色效果，其色泽仅与pH值有关，随pH值的变化，可以有 5 种不同的颜色，满足羊毛染色要求的主要有 2 种，即pH = 4 和 7 时的颜色（红棕色和黄绿色系），随着得色量的不同，可以获得由浅到深的系列色泽，色泽纯正、感观高档。
　　（2）染色产品具有稳定的色泽和优良的皂洗色牢度，适用于高档羊毛制品的染色，如羊绒衫和羊毛内衣产品的染色，染料生态、安全，是一只染色性能优良的可以食用的天然染料。
　　（3）染色工艺简单，采用羊毛染色的常规工艺即可，50 ℃始染，95 ～ 98 ℃保温 50 ～ 60 min，染料用量视色泽要求而定。
　　
　　参考文献
　　[1] 沈国强，杨春霞，张栋. 天然色素(染料)的研究及发展趋势[J]. 染料与染色，2009，46（1）：7 � 10.
　　[2] 张伟忠，梅盛华. 乌饭树叶色素稳定性的研究[J]. 科技通报，1998，14 （4）：285 � 288.
　　[3] 余清，陈绍军，庞杰.乌饭树叶有效成分的研究及其开发应用[J]. 食品与机械，2007，23（3）：171 � 174.