石榴皮色素的提取及其在铜氨纤维染色中的应用

杨 勇

（南通朝日实业有限公司，江苏 南通 226009）

铜氨纤维具有吸湿、凉爽、抗静电、悬垂性佳四大功能，一直是内衣和里子布的首选用布。目前，铜氨纤维已从里布推向面料，成为高级套装的素材。作为面料，具有手感柔软、光泽柔和、符合环保服饰潮流的特点。

石榴皮性酸、味涩，具有涩肠、止血、杀虫之功效。石榴皮中含有大量的天然黄色素，人们对天然色素的提取方法做过相关的研究，介绍了天然色素有机溶剂提取法、天然色素碱提取法、天然色素超临界CO2液体萃取法和微波萃取法[1-3]。目前，国内外对石榴多酚的抗氧化活性以及石榴皮在中药方面的应用报道较多[4-5]，对石榴皮色素用于羊毛、丝绸、锦纶的染色也有报道[6-8]，但用于铜氨纤维的染色未见报道。

本试验采用水萃取法提取石榴皮色素，然后对铜氨织物进行染色，并对提取工艺和染色工艺进行了优化，为开发具有抗菌保健功能的绿色纺织品提供技术基础。

1 试验

1.1 材料和仪器

织物：铜氨织物（南通三荣实业有限公司）。

药品：氢氧化钠、乙醇、冰醋酸、五水合硫酸铜（分析纯，西陇化工股份有限公司），石榴皮（南通三越中药饮片有限公司）。

仪器：PHS-3C精密pH计（上海精密科学仪器有限公司），SHA-C水浴恒温振荡器（金坛市恒丰仪器厂），DatacolorSF650测色配色仪[德塔颜色商贸（上海）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James H Heal公司），Y（B）571-Ⅱ型预置式色牢度摩擦仪（温州大荣纺织仪器有限公司）。

1.2 色素提取

称取一定量已烘干、粉碎的石榴皮，加入水中，料液比为1∶20，在规定温度50～100 ℃、pH为5～14的条件下，提取30～120 min，冷却、过滤，即得提取液。

1.3 染色工艺

1.3.1 直接染色

工艺处方：提取液为50 g/L，温度为90 ℃，时间为60 min，pH为11，浴比为50∶1。

1.3.2 媒染染色

以硫酸铜为媒染剂，分别采用预媒、同媒和后媒染方法进行染色。

工艺处方：硫酸铜为5 g/L，pH为4～7，温度为50～100 ℃，时间为20～90 min，浴比为50∶1。

1.4 性能测试

1.4.1 提取液吸光度

用TU-1901双光束紫外可见分光光度计，将提取液稀释100倍后，在190～800 nm内进行测定。

1.4.2 染色织物的K/S值

将染色织物叠成8层，用DatacolorSF650测色配色仪，在D65/10°光源下测试，用染色织物最大反射波长处K/S值，表征染色织物的染色深度。

1.4.3 染色牢度

耐摩擦色牢度：根据GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度实验 耐摩擦色牢度》测定。

耐洗色牢度：根据GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度实验 耐皂洗色牢度》测定中的B（2）法测定。洗涤条件为50 ℃、45 min。

2 结果与讨论

2.1 石榴皮天然色素提取工艺的优化

2.1.1 提取剂pH对提取效果的影响

以水为提取剂，分别用醋酸、氢氧化钠调节pH，固定料液比为1∶20，在90 ℃条件下提取60 min，得到石榴皮天然色素。按直接染色工艺，采用提取液对铜氨织物进行染色，测定染色织物的K/S值，结果如表1所示。

表1 提取液pH对染色织物K/S值的影响

从表1可以看出，随着提取液pH的增加，染色织物的K/S值呈增大趋势。在pH为13时最大，而在pH为14时，染色织物的K/S值最小，可能是因为强碱性对色素造成了破坏，故提取液pH选择13。

2.1.2 提取温度对提取效果的影响

固定料液比为1∶20，提取液pH为13，提取时间为60 min，改变提取温度，按直接染色工艺，采用提取液对铜氨织物进行染色，测得染色织物的K/S值，结果如表2所示。

表2 提取温度对染色织物K/S值的影响

由表2可知，随着提取温度的升高，K/S值逐渐增大，在100 ℃时效果最佳，故选择提取温度为100 ℃。

2.1.3 提取时间对提取效果的影响

固定料液比为1∶20，提取液pH为13，提取温度100 ℃，改变提取时间，按直接染色工艺，采用提取液对铜氨织物进行染色，测得染色织物的K/S值，结果如表3所示。

表3 提取时间对染色织物K/S值的影响

从表3可以看出，随着提取时间的延长，K/S值呈现增大趋势，但是时间超过90 min以后，增大趋势不明显，故选择提取时间为90 min。

2.2 石榴皮提取液直接染色的工艺优化

2.2.1 染色pH对染色效果的影响

用氢氧化钠调节提取液的pH，按浴比50∶1，在染色温度为90 ℃、染色时间为60 min条件下，对铜氨纤维进行染色，测得染色织物的K/S值，结果如表4所示。

表4 染色pH对染色织物K/S值的影响

由表4可以看出，在染色pH为12.0时，K/S值最大，因此，直接染色的pH选择12.0。

2.2.2 染色温度对染色效果的影响

固定浴比为50∶1，染色pH为12，染色时间为60 min，改变染色温度，测得染色织物的K/S值，结果如表5所示。

表5 染色温度对染色织物K/S值的影响

由表5可以看出，随着温度的升高，K/S值先增大后减小，在染色温度为80 ℃时最大，因此，选择染色温度为80 ℃。

2.2.3 染色时间对染色效果的影响

固定浴比为50∶1，染色pH为12，染色温度为80 ℃，改变染色时间，测得染色织物的K/S值，结果如表6所示。

表6 染色时间对染色效果的影响

从表6可以看出，随着染色时间的延长，K/S值逐渐增加，染色时间超过70 min后，K/S值基本不变，因此，直接染色的最佳时间选择70 min。

2.3 铜盐媒染工艺的优化

2.3.1 媒染方法对染色效果的影响

用最佳提取工艺下提取的石榴皮提取液，在最佳染色工艺下进行染色，分别采用预媒、同媒、后媒3种方法进行媒染，硫酸铜质量浓度为5 g/L，媒染温度为80 ℃，媒染时间为60 min，媒染液pH为7，测得媒染染色织物的K/S值，结果如表7所示。

表7 媒染方法对染色效果的影响

由表7可以看出，经媒染染色织物的K/S值均高于未媒染的染色织物。其中，同媒染色的K/S值最大，但是染液不稳定、染色不匀，因此，选用后媒染色方法。

2.3.2 媒染温度对染色效果的影响

采用后媒染方法，改变媒染温度，其他条件同“2.3.1”项，测得染色织物的K/S值，结果如表8所示。

表8 媒染温度对染色织物K/S值的影响

由表8可以看出，随着温度的升高，K/S值先增大后减小，80 ℃时的K/S值最大，因此，媒染温度选择80 ℃。

2.3.3 媒染液pH对染色效果的影响

媒染温度80 ℃，其他条件同“2.3.2”项，改变媒染液的pH，测得染色织物的K/S值，结果如表9所示。

表9 媒染液pH对染色效果的影响

从表9可以看出，pH在5～7时，K/S值非常接近。

2.3.4 媒染时间对染色效果的影响

其他条件不变，媒染温度为80 ℃，媒染液pH为7，改变媒染时间，测得染色织物的K/S值，如表10所示。

表10 媒染时间对染色效果的影响

由表10可知，媒染时间在45～60 min时，K/S值较大。从节能的角度考虑，媒染时间选择45 min。

2.3.5 媒染前后染色织物的牢度

用最佳提取工艺下提取的石榴皮提取液，在最佳染色工艺下直接进行染色，采用后媒染方法，媒染温度为80 ℃，媒染液pH为7，媒染时间为45 min，测得媒染前后染色织物的色牢度，结果如表11所示。

表11 媒染前后染色织物的色牢度

由表11可以看出，媒染前后染色织物的耐摩擦色牢度基本没有变化，而媒染后耐皂洗色牢度中的变色牢度明显提高，可以满足服用要求。这是因为媒染后，上染到织物上的色素与媒染剂形成螯合物，降低了溶解度，提高了染色牢度。

3 结语

（1）石榴皮的最佳提取工艺为：液料比为1∶20、提取液pH为13、提取温度为100 ℃、提取时间为90 min。

（2）铜氨纤维用石榴皮提取液直接染色的最佳工艺为：染色温度为80 ℃、染色时间为70 min、染液pH为12。

（3）以硫酸铜为媒染剂，采用后媒染法，在pH为5～7、温度为80 ℃条件下媒染45 min，效果最佳。与未媒染时相比，媒染后的耐摩擦色牢度基本不变，耐皂洗色牢度中的变色牢度明显提高。