紫草染料的提取及在真丝染色中的应用

路振翔，杨　勇，赵亚楠，朱元昭

(1.中原工学院纺织学院，河南郑州 450007；2.河南省纺织服装协同创新中心，河南郑州 45007)



紫草染料的提取及在真丝染色中的应用

路振翔1，2，杨勇1，2，赵亚楠1，2，朱元昭1，2

(1.中原工学院纺织学院，河南郑州 450007；2.河南省纺织服装协同创新中心，河南郑州 45007)

摘要：研究了紫草色素的提取及在真丝织物染色中的应用，通过分析染色时所使用媒染剂的种类、媒染剂的浓度及染液的pH，以及染色后对染色织物的水洗牢度、摩擦牢度进行测试，结果显示：通过控制上述影响因素，真丝织物获得不同的颜色。铜盐和锡盐作媒染剂时，染色后布样的明度和亮度随pH增大而增大，铝盐作媒染剂时，染色后布样的明度随pH增大而增大，亮度逐渐变暗，同时染色后织物具有较好的水洗牢度和干湿摩擦牢度，符合服用要求。

关键词：紫草色素真丝织物媒染剂牢度

0前言

合成染料问世之前，一切色彩均来源于大自然，合成染料问世之后，以其丰富的色泽和优良的染色牢度等优点逐渐取代了天然染料在织物染色中的地位[1]。但合成染料的生产及其本身存在许多与环保相关的问题。进入21世纪，在全球呼唤“生态、绿色、环保”的大环境下，天然植物染料凭借其无毒、无害、生物降解性好等特性，再度进入人们的视野。天然染料大多来源于植物、矿物、动物，其中又以植物染料为主。本文主要研究紫草色素的提取，通过控制染色温度、染液浓度、媒染剂种类及其浓度等条件对真丝织物染色，以期为实现紫草染料在工业中的应用提供参考[2-5]。

1实验

1.1实验试剂

真丝，紫草，中性皂片，冰醋酸(HAc)，氨水，NaCl，硫酸铜(CuSO4·5H2O)，SnCl2·2H2，KAl(SO4)2·12H2O。

1.2实验仪器

Y51L染色摩擦色牢度仪，Datacolor测色配色仪，耐洗色牢度试验机，电热鼓风干燥箱，电子天平，恒温水浴锅。

1.3实验方法

(1)紫草色素的提取[6-8]

称取30克紫草粉末，放入烧杯，添加200ml酒精(酒精浓度95%)，然后将烧杯放入水浴锅中水浴加热，升温至40℃，在此温度下煮练90min，最后通过真空泵抽滤，抽滤完成后将滤液保存备用。

(2)紫草染料用于真丝织物的染色[8-10]

首先对真丝织物进行染色：织物X克，染液2X毫升，氯化钠(10g/L)，浴比(1:100)，染色时间(60min)，染色温度(70℃)。

其次再对织物进行媒染：加入规定量的媒染剂(CuSO4·5H2O、SnCl2·2H2O、KAl(SO4)2·12H2O)，媒染时间30min。

1.4测试方法

(1)耐磨擦牢度测试

将真丝织物裁成20cm×5cm的形状 (经纬向各一块)，一块用于干摩擦，另一块用于湿摩擦。摩擦头在试样上沿10 cm长的轨迹作往复直线摩擦(共10次)，每次往复的时间为ls，分别测试试样的经向和纬向。其中湿摩擦实验按规定的方法将干摩擦布润湿成湿摩擦布(含水率达到95%～105%)，其它操作程序与干摩擦试样基本相同。

摩擦过之后的摩擦布在Datacolor测色配色仪上测试，与摩擦布原布做对比，读出沾污级别，级别越高证明摩擦牢度越好，最高级别为5级。

(2)耐水洗牢度测试

将真丝染色织物试样与标准白布缝合在一起放入水洗机中，在特定的时间与温度下水洗。

试样液：皂片：3g/L、Na2CO3：0.8g/L、浴比：1∶50

实验条件：温度：40 ℃、预热时间：30 min、加热时间：30 min

在Datacolor测色配色仪上测试水洗之后的标准布，与标准布原布进行对比，读出沾污级别，级别越高证明耐水洗牢度越好，最高级别为5级。

2试验结果讨论

2.1紫草染色

2.1.1媒染剂种类对紫草染色织物颜色的影响

染色时媒染剂的种类会影响染色织物的颜色[11]，在相同染液pH值和媒染剂浓度下，染色织物的颜色特征值如下表1(以下是在pH值为3媒染剂浓度为5g/L时，用Cu2+、Sn2+、Al3+媒染的织物的颜色特征值)。

表1种类不同的媒染剂在(pH值为3和媒染剂浓度为5g/L)条件下染色织物颜色特征值

媒染剂L*a*b*C*hCu2+51.17.64-5.979.70322.00Sn2+52.7214.774.2415.3716.01Al3+57.377.73-5.169.29326.28

图1不同媒染剂媒染织物的分光反射率曲线

由表1和图1的分光反射率曲线可清晰看出所使用的媒染剂不同，染色后真丝织物布样在明度和色相也存在一些差别。在明度上，用铝盐媒染的明度最亮、锡盐次之、铜盐最暗。在饱和度上，使用铜盐、锡盐、铝盐作媒染剂处理织物时，锡盐媒染的织物的饱和度最高，鲜艳度最好，用铜盐、锡盐、铝盐作媒染剂时所染织物都带有较多红光。

2.1.2媒染剂浓度对紫草染色织物颜色的影响

染色时媒染剂的浓度会影响染色后织物的颜色，考虑单一变量，用Cu2+作媒染剂，改变媒染剂的浓度，在相同染液pH条件下所染织物的颜色特征值如下表2(以下pH值为3)。

表2不同浓度的Cu2+在pH值为3的染液中媒染织物的颜色特征值

媒染剂Cu2+的浓度(g/L)L*a*b*C*h152.797.83-6.039.88322.38253.847.31-6.229.60319.62348.668.18-5.699.96325.18551.107.64-5.979.70322.00850.287.50-6.169.71320.60

图2不同浓度条件下媒染剂Cu2+媒染织物的分光反射率曲线

由表2和图2的分光反射率曲线可清晰看出所使用媒染剂的浓度不同，染色后织物布样的明度和色相稍有不同。对于Cu2+作媒染剂而言，在明度上，媒染后织物的明亮程度大致相同，当媒染剂浓度为3g/L时，亮度最暗。织物的紫色色相强弱基本相同，且色相之中带有一丝红光。

表3不同浓度的Al3+在pH值为3的染液中媒染织物的颜色特征值

媒染剂Al3+的浓度(g/L)L*a*b*C*h150.0711.84-13.6118.04311.02251.769.94-9.3813.66316.65355.268.44-6.3910.59322.89557.377.73-5.169.29326.28863.297.78-1.868.0046.57

图3不同浓度条件下媒染剂Al3+媒染织物的分光反射率曲线

同样，如表3和图3所示，Al3+作媒染剂时，染色织物的明度随媒染剂浓度的增大而增大，织物的亮度也逐渐变大，饱和度逐渐降低，鲜艳度逐渐变暗。

表4不同浓度的Sn2+在pH值为3的染液中媒染织物的颜色特征值

媒染剂Sn2+的浓度(g/L)L*a*b*C*h150.1811.70-0.7111.72356.51249.9214.054.0814.6316.18352.5914.452.9914.7611.70552.7214.774.2415.3716.01848.5114.956.8015.9525.24

图4不同浓度条件下媒染剂Sn2+媒染织物的分光反射率曲线

对于锡盐而言，如表4和图4所示，在明度上，媒染织物的明亮程度大致相同，饱和度逐渐增大，鲜艳度逐渐增大，且被染织物有红光。

2.1.3染液pH对紫草染色后织物颜色的影响

在染色时染液pH会影响染色织物的颜色，考虑单一变量，在同一种媒染剂、相同浓度下改变染液的pH,经染色后织物的颜色特征值如下表5(以下是在Cu2+浓度为5g/L时，染色织物的颜色特征值)。

表55g/L的Cu2+在不同pH值下媒染织物的颜色特征值

染液pHL*a*b*C*h351.107.64-5.979.70322.00452.103.71-8.699.45293.09554.451.11-7.677.75278.23663.11-1.46-0.751.64207.15760.89-0.96-1.161.51230.50

图5不同染液pH媒染织物的分光反射率曲线

由表5和图5的分光反射率曲线可知，改变染液的pH，染色后织物布样的明度和色调存在稍微的不同。Cu2+作媒染剂时，染色后织物布样的明度随染液pH的增大而增大，亮度也有增大的趋势，但织物的饱和度逐渐减小；染液的pH不同，所染织物带的色光也有所不同。

同样，Al3+作媒染剂时，染色后织物布样的明度随染液pH的增大而增大，但亮度逐渐变暗。

Sn2+作媒染剂时，染色后织物布样的明度随染液pH的增大而增大，亮度也有增大的趋势；但织物的饱和度有减小的趋势，所染织物泛红光。

2.2染色牢度

2.2.1种类不同的媒染剂染色后织物色牢度比较

下列各表，是种类不同、浓度相同的媒染剂，在pH相同条件下对织物染色后的各染色织物布样的牢度级别比较。

表6种类不同、浓度均为5g/L的媒染剂，在pH为3的染液中媒染织物时各色牢度比较

媒染剂干摩擦湿摩擦水洗Cu2+22～34～5Sn2+2～324～5Al3+43～44～5

表6可看出，Cu2+和Sn2作媒染剂时干、湿摩擦牢度较差，只有2级，相比较而言，Al3+作媒染剂时干湿摩擦牢度相对较好，可以达到3级～4级。水洗牢度为4级～5级，三种媒染剂没染织物后的水洗牢度差别不大。

2.2.2浓度不同时各经媒染剂染色后真丝织物的色牢度比较

下面各表，是种类相同、浓度不同的媒染剂，在染液pH相同条件下染色后各织物布样的牢度级别比较。

表7浓度不同的Cu2+在pH为3时媒染织物的色牢度

媒染剂浓度(g/L)干摩擦湿摩擦水洗1334～522～32～34～5322～34～5522～34～58234～5

表8　不同浓度的Sn2+在pH为3时媒染织物的色牢度

表9　不同浓度的Al3+在pH为3时媒染织物的色牢度

由表7到9可以看出，媒染剂不同时，各染色织物的干、湿摩擦牢度均在3级左右，其中Cu2+和Sn2+作媒染剂时染色织物的干、湿牢度更差，只有2～3级；媒染剂浓度不同时，对染色织物的干、湿摩擦牢度有影响，但影响较小。媒染剂种类不同时，经不同浓度的媒染剂染色的织物布样的水洗牢度均为4～5级，牢度较好，媒染剂的浓度基本不影响染色布样的牢度等级。

3结论

1.在用紫草提取的色素对真丝进行染色时，锡盐为媒染剂时染出织物颜色为红色；铜盐为媒染剂时染出的织物颜色是紫红色；铝盐作媒染剂时染出的织物颜色是紫色。铜盐和锡盐作媒染剂时，染色后真丝布样的明度随染液pH的增大而增大，亮度也有增大的趋势；铝盐作媒染剂时，染色后织物布样的明度随染液pH的增大而增大，但亮度逐渐变暗。

2.经紫草色素染色后真丝织物的干摩擦牢度和湿摩擦牢度变化较小，其中Cu2+和Sn2+的牢度较差，只有2～3级。媒染剂种类不同时，经不同浓度的媒染剂染色后织物布样的水洗牢度均为4～5级，牢度较好，媒染剂的浓度基本不影响染色布样的牢度等级。

参考文献

[1]张弛,崔永珠. 国内外天然植物染料的应用及发展现状[J]. 针织工业2009(1).

[2]贾高鹏. 天然植物染色研究[J]. 国际纺织导报,2005(4).

[3]路振翔.天然植物染料的应用及发展[J]. 成都纺织高等专科学校学报2015(4)：106-110.

[4]范云丽，徐华凤，王雪燕.天然染料的应用现状及发展趋势[J].成都纺织高等专科学校学报，2016(1)：158-163.

[5]张义安,赵其明. 植物染料的研究现状[J]. 染料与染色,2008(6).

[6]秦润梅. 紫草素的提取[J]. 内蒙古石油化工,2011(19).

[7]黄福星. 紫草素提取工艺的研究[J]. 医药世界,2006(8).

[8]余志成,杨斌,周秋宝. 紫草色素的稳定性及在羊毛上的染色性能[J]. 毛纺科技,2003(2).

[9]方雪娟,朱庆芳,鲍杰,等.植物染料染色工艺因素的试验分析[J]. 上海毛麻科技,2009(1).

[10]James KC, Spanoudi SP. The absorption of lawsone andhenna by bleached wool felt[J]. J Soc Cosmet Chem. 1986,37(5): 359-360.

[11]张建波,王升霞,王炳.棉织物的天然染料媒染工艺研究[J].印染,2005(16)：8-11.

中图分类号：TS193.8

文献标识码：A

文章编号：1008-5580(2016)02-0115-04

收稿日期：2016-02-18

第一作者：路振翔(1989-)，男，硕士研究生，研究方向：生态纺织品的染色及加工。