樟树落叶天然染料的提取及用于真丝绸染色

陈美云，袁德宏，张玉萍

(1.南通大学 纺织服装学院，江苏 南通 226019；2.南通职业大学 纺织服装学院，江苏 南通 226007)

樟树落叶天然染料的提取及用于真丝绸染色

陈美云1，袁德宏2，张玉萍2

(1.南通大学 纺织服装学院，江苏 南通 226019；2.南通职业大学 纺织服装学院，江苏 南通 226007)

从樟树落叶中提取天然染料并将提取液用于真丝绸的染色，讨论了氢氧化钠浓度、提取温度、提取时间、料液比对樟树落叶天然染料提取效果的影响，以及染色pH值、染色温度、染色时间、硫酸钠质量浓度等对真丝绸染色效果的影响。研究表明，樟树落叶提取的优化工艺为：氢氧化钠0.2 mol/L，提取温度100 ℃，提取时间50 min，料液比1∶40；樟树落叶提取液对真丝绸直接染色的优化工艺为：染色pH3.50左右，染色温度90 ℃，浴比50∶1，染色时间60 min。此外，碱性提取物染色真丝绸具有一定的牢度性能，媒染可提高染色真丝绸的染色牢度和耐晒色牢度。

樟树落叶；天然染料；提取；真丝绸；染色

樟树，属常绿乔木植物，是经济林树种，也是中国亚热带常绿阔叶林的主要组成树种之一，樟树在中国分布广、面积大、蕴藏多、品种全。樟树的利用价值很高，可制香料、油脂、优质木材、工艺品、医药、日用化工品等[1-4]，樟树落叶中含有丰富的棕黑色色素，是一种很好的天然染料，用樟树落叶提取色素，开辟了樟树落叶的又一新途径，提高了樟树的综合利用价值[5-7]。

本研究主要探讨了樟树落叶提取天然染料的工艺，优化了樟树落叶提取液对真丝绸染色的工艺，并评定了染色效果。

1 试 验

1.1 试验材料、药品和仪器

试验材料：市售全真丝练白12102双绉。

试验药品：氢氧化钠、碳酸钠、盐酸、无水硫酸钠、硫酸铜、硫酸铝钾、硫酸亚铁等，均为分析纯；樟树落叶2010年5月捡自南通大学原文峰校区。

仪器和设备：PB21 pH计[赛多利斯科学仪器(北京)有限公司]，HS-20常压高温染色机(香港威莱尔紧密机械有限公司)，SHA-C水浴恒温振荡器(金坛市恒丰仪器厂)，Color-Eye3100型测色配色仪(理宝科学器材有限公司)，TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)，GYROWASH415水洗/干洗色牢度机(英国)，Y571L染色摩擦色牢度仪(莱州市电子仪器有限公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 樟树落叶天然染料的提取

称取洗净烘干及粉碎的樟树落叶，加入所需的提取剂，在特定温度下提取一定时间，冷却、过滤待用。

1.2.2 樟树落叶提取液对真丝绸的直接染色

按要求配制10 g/L的樟树落叶提取液，调节染液pH2.00～7.00，加入0～60 g/L的硫酸钠，室温将充分润湿的真丝绸投入染液，升温至50～100 ℃，染色15～120 min，降温，水洗，晾干。

1.2.3 真丝绸媒染染色

预媒染色：先将真丝绸投入含3 g/L媒染剂的溶液中，于50 ℃条件下处理45 min，取出后再投入到樟树落叶的染液中，按优化的直接染色工艺进行染色，降温，水洗，晾干。

同媒染色：直接将真丝绸投入含有媒染剂和樟树落叶染料的染液，按优化的直接染色工艺进行染色，降温，水洗，晾干。

后媒染色：先将真丝绸投入樟树落叶染液中，按优化的直接染色工艺进行染色，取出后再投入含3 g/L媒染剂的溶液中，于50 ℃下处理45 min，降温，水洗，晾干。

1.3 性能测试

1.3.1 樟树落叶提取液的吸光度

用TU-1901双光束紫外可见分光光度计，在200～800 nm范围内进行测定。

1.3.2 真丝绸的染色效果

在Color-Eye3100型测色配色仪上进行测定。

1.3.3 染色牢度

摩擦色牢度按GB/T 3920－1997《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定，耐皂洗色牢度按GB/T 3921－2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》方法A(1)进行测定，耐晒色牢度由南通市纺织产品质量检验所有限公司按GB/T 8427－2008《纺织品 色牢度试验 耐人造光色牢度：氙弧》方法(3)进行测定。

2 结果与讨论

2.1 樟树落叶天然染料提取工艺因素分析

2.1.1 不同提取剂对樟树落叶提取效果的影响

分别用水、1 %盐酸、1 %碳酸钠和1 %氢氧化钠作为提取剂，固定料液比为1∶40，在100 ℃条件下提取40min，提取液吸收光谱曲线及提取液染色真丝绸的性能分别见图1及表1。

图1 不同提取剂提取液吸收光谱曲线Fig.1 The absorption spectrum of dry leaves of camphortree extracts with different extraction solvents

表1 不同提取剂樟树落叶提取液对真丝绸直接染色的结果Tab.1 The dyeing effect of silk fabric with dry leaves of camphortree extracts of different extraction solvents

由图1可以看出，樟树落叶提取液在紫外区274 nm左右及214 nm左右共有2个吸收峰，以水、盐酸溶液作为提取剂，提取液的吸光度较低，以碳酸钠及氢氧化钠溶液为提取剂，提取液吸光度较大。由表1可知，以水、盐酸溶液为提取剂，提取液染色真丝绸的K/S值、与未染色真丝绸之间的色差ΔE*均较小，明度较大；以碳酸钠、氢氧化钠作提取剂，提取液染色真丝绸与未染色真丝绸之间的色差ΔE*较大，明度较小。但以氧化钠溶液为提取剂时，提取液染色真丝绸的K/S值及色差值明显更大，明度更小，且染色真丝绸的红黄光与水提取液染色真丝绸接近，这说明用氢氧化钠溶液对樟树落叶进行提取，提取效果较好，因此选择氢氧化钠溶液作为提取剂。

2.1.2 正交试验优化提取工艺

选择氢氧化钠用量、提取温度、提取时间、料液比4个因素，每个因素选取3个水平进行L9(34)正交试验。正交试验方案、结果及结果分析见表2。

表2 L9(34)正交试验方案、结果及结果分析Tab.2 L9(34) Orthogonal test plan, results and analysis of the results

从表2可以看出，对于214 nm吸光度而言，提取温度影响最大，其次是氢氧化钠用量、料液比，提取时间的影响较小。提取温度以水平3效果最佳，氢氧化钠用量以水平2效果最好，料液比及提取温度均以水平3效果最好。对于274 nm吸光度而言，由主到次影响的顺序为提取温度、氢氧化钠用量、提取时间、料液比。提取温度以水平3效果最佳，氢氧化钠用量以水平3效果最好，料液比以水平2最好，提取时间以水平3最好。综合214 nm和274 nm吸光度的结果，得到樟树落叶天然染料提取的优化工艺为：氢氧化钠0.20 mol/L、提取温度100 ℃、提取时间50 min、料液比为1∶40。

2.1.3 提取次数对提取效果的影响

固定料液比1∶40，氢氧化钠浓度0.20 mol/L，提取温度100 ℃，提取时间50 min，对樟树落叶提取3次，第1次提取后的滤渣进行第2次提取，第2次提取后的滤渣再进行第3次提取，测定每次提取液的吸光度，结果见表3。

表3 提取次数对樟树落叶提取效果的影响Tab.3 Effect of extraction times on dry leaves of camphortree extraction

由表3可知，第1次提取已经提取出樟树落叶大部分的色素，第2次、第3次提取得到的色素很少，这说明一次提取就能取得较好的提取效果，再进行第2次及第3次提取意义不大，因此对樟树落叶采用一次提取的方法。

2.2 真丝绸直接染色工艺因素分析

2.2.1 染液pH值对染色效果的影响

固定染色的其他条件，调节染液pH值分别为1.99、2.55、2.97、3.54、4.04、4.53、5.03、5.54、6.04、7.05，樟树落叶提取液对真丝绸的染色效果见表4。

表4 染色pH值对染色效果的影响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的范围内，随着染液pH值的增大，染色真丝绸的K/S值及与未染色真丝绸之间的色差∆E*逐渐增加，明度L*值逐渐减少，当pH值为2.55时，染色真丝绸的K/S值和∆E*值达最大值，L*值达到最小值；之后随着染液pH值的增加，染色真丝绸的K/S值及与未染色真丝绸之间的色差∆E*值逐渐减少，明度L*值逐渐增加。从表2还可以看出，染色真丝绸的a*值及b*值均为正值，且随着染液pH值的增加逐渐减小，说明樟树落叶提取液染色真丝绸带红光及黄光，且红光及黄光随染色pH值增加逐渐减少，由于染液pH值过小会对真丝绸造成损伤且也不易匀染。另外还发现，染液pH值太小，染液略有沉淀的现象，因此染液pH值选择3.50左右比较合适。

2.2.2 染色温度对染色效果的影响

由表5可以看出，随着染色温度的增加，染色真丝绸的K/S值及与未染色真丝绸之间的色差∆E*逐渐增加，明度L*值、红光a*值及黄光b*值逐渐减少。但红光减小不明显。考虑到染色温度太高，会造成真丝绸的损伤，因此，染色温度选择90 ℃比较合适。染色温度对真丝绸染色效果的影响见表5。

表5 染色温度对染色效果的影响Tab.5 Effect of dyeing temperature on dyeing

2.2.3 染色时间对染色效果的影响

表6 染色时间对染色效果的影响Tab.6 Effect of dyeing time on dyeing

由表6可以看出，随着染色时间的延长，染色真丝绸的K/S值及与未染色真丝绸之间的色差∆E*值略有增加，明度L*值、红光a*值及黄光b*值逐渐减小。由于染色时间太短不容易匀染，过长也容易导致真丝绸的损伤，因此染色时间选择60 min比较合适。

2.2.4 硫酸钠用量对染色效果的影响

在染液中加入不同量的硫酸钠，樟树落叶提取液对真丝绸的染色效果见表7。

表7 硫酸钠用量对染色效果的影响Tab.7 Effect of sodium sulphate on dyeing

由表7可以看出，染液中加入硫酸钠，染色真丝绸的K/S变化不大，与未染色真丝绸之间的色差∆E*值、红光a*值及黄光b*值略有下降，明度L*值略有增加，但总体硫酸钠用量对真丝绸的染色效果影响不大，因此染色时不需要加入硫酸钠。

2.2.5 正交试验优化樟树落叶提取液对真丝绸直接染色的工艺

用3因素3水平进行L9(33)正交试验，A为染色pH值：A12.99，A23.51，A34.03；B为染色温度：B180 ℃，B290℃，B3100 ℃；C为染色时间：C145 min，C260 min，C375 min。正交试验方案及结果见表8、正交试验结果分析见表9。

表8 L9(33)正交试验方案及结果Tab.8 L9(33) Orthogonal test plan and results

表9 樟树落叶提取液真丝绸直接染色正交试验结果分析Tab.9 Orthogonal analysis on dyeing of silk fi ber with dry leaves of camphortree extracts

从表9可以看出，对于染色真丝绸K/S值、明度L*值及与未染色真丝绸之间的色差ΔE*值而言，染色温度B影响最大，其次是染色pH值A，染色时间C影响最小。染色温度以B3染色效果最好，但温度太高，会损伤真丝绸，选择B2比较合适；染色pH值以A2最好，染色时间以C3最好，但时间太长，染色效果提高程度不大，因此选择C2比较合适。根据染色真丝绸的K/S值、明度L*值及与未染色真丝绸之间的色差ΔE*值，得到的优化工艺为A2B2C2。对于染色真丝绸的红光而言，染色温度B影响最大，其次是染色pH值A，染色时间C影响最小，染色温度B1的红光最重，染色pH值A2的红光最重，染色时间C1的红光最重。对于染色真丝绸的黄光而言，染色pH值A影响最大，其次是染色温度B，染色时间C影响较小，三因素均以水平1的黄光最重。由于染色真丝绸的K/S值是最重要的染色性能指标，因而樟树落叶提取液对真丝绸直接染色的工艺主要由染色真丝绸的K/S值决定。综合单因素及正交试验的结果，得到樟树落叶提取液对真丝绸直接染色优化的工艺条件为A2B2C2，即染色pH3.50左右、染色温度90 ℃、染色时间60 min，浴比50∶1，不加元明粉。

2.3 媒染对真丝绸染色效果的影响

选用硫酸铝钾、硫酸亚铁、硫酸铜做媒染剂，分别对真丝绸进行预媒染、同媒染及后媒染，真丝绸的染色效果见表10。

由表10可以看出，不同媒染剂、不同的媒染方法对染色真丝绸的染色效果有不同的影响。用硫酸铝钾媒染，染色真丝绸的K/S值略有下降，其中同媒染K/S值下降较多；与未染色真丝绸之间的色差ΔE*值，预媒染及同媒染略有下降且同媒染下降较多，后媒染略有增加；染色真丝绸的明度L*值，预媒染及同媒染增加且同媒染增加较多，后媒染略有下降；后媒染染色真丝绸的红光a*值及黄光b*值略有下降，预媒染略有增加而同媒染变化不大。用硫酸亚铁媒染，与未媒染色真丝绸相比，3种媒染方法染色真丝绸的K/S值都增加，后媒法增加较大，同媒染增加较小；红光a*值、黄光b*值及明度值L*值均下降，其中后媒法下更明显；与未染色真丝绸之间的色差ΔE*值均增加，后媒法增加更明显。硫酸铜媒染，3种媒染方法染色真丝绸的K/S值都增加，其中同媒染K/S值增加最大，后媒染增加相对较小；媒染后染色真丝绸的红光a*值及黄光b*值略有下降，且后媒染更明显；染色真丝绸的明度L*值，媒染后均下降且后媒染明显，与未染色真丝绸之间的色差ΔE*值增加且后媒染增加较多。

2.4 染色真丝绸的染色牢度

染色布样同2.3，测定染色真丝绸的染色牢度，结果见表11。

表10 媒染对染色效果的影响Tab.10 Effect of mordanting on dyeing

表11 染色真丝绸的染色牢度Tab.11 The color fastness of dyed silk

由表11可以看出，不同媒染剂，不同媒染方法对染色真丝绸的耐皂洗、耐摩擦色牢度及耐光色牢度有不同的影响。硫酸铝钾媒染，媒染使染色真丝绸耐皂洗色牢度中的沾棉及沾丝牢度增加，后媒染色真丝绸的湿摩擦色牢度和耐皂洗的变褪色牢度均有明显提高，预媒染可适当提高耐晒色牢度。硫酸亚铁媒染，预媒染色真丝绸的耐摩擦色牢度略有下降，媒染使染色真丝绸的耐皂洗色牢度及耐晒色牢度有所增加且同媒耐晒色牢度提高略多。硫酸铜媒染，预媒及后媒染色真丝绸的湿摩擦色牢度略有下降，同媒染变化不大，媒染使染色真丝绸的耐皂洗色牢度及耐晒色牢度略有增加且预媒染耐晒色牢度提高略多。综合不同媒染剂及媒染方法，可见媒染可以适当提高染色真丝绸的耐皂洗色牢度及耐晒色牢度。

3 结 论

1)通过分析得出樟树落叶天然染料提取的优化工艺为：氢氧化钠0.20 mol/L、提取温度100 ℃、提取时间50 min、料液比1∶40。樟树落叶提取液对真丝绸直接染色的优化工艺为：染色pH3.50左右、染色温度90 ℃、染色时间60 min，浴比50∶1，不加元明粉。

2)不同的媒染剂，不同的媒染方法，得到染色真丝绸的色光有所不同，其中硫酸亚铁媒染真丝绸色光变化最大，硫酸铝钾媒染真丝绸色光变化最小。

3)媒染可适当提高染色真丝绸的耐皂洗色牢度及耐晒色牢度，但对耐摩擦色牢度提高作用不明显。

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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

南通市应用研究项目(AS2010014)；南通职业大学自然科学基金重点资助项目(0909103)

陈美云(1963― )，女，副教授，主要从事染整专业的教学及染整工艺研究。