紫甘薯紅色素對牛皮的直接染色研究

李春暉,黃雪紅,邵改芹

(江蘇工程職業技術學院，江蘇南通 226007)

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紫甘薯紅色素對牛皮的直接染色研究

李春暉,黃雪紅,邵改芹

(江蘇工程職業技術學院，江蘇南通 226007)

研究了紫甘薯紅色素對牛皮的直接染色工藝。采用單因素試驗方法，討論了染色溫度、時間、pH值及電解質對等因素對紫甘薯紅色素吸收波長的影響，以及染料用量、滲透劑、勻染劑、染色方法對牛皮染色效果和摩擦牢度的影響，優化了紫甘薯紅色素對牛皮的直接染色工藝。結果顯示，紫甘薯紅色素對牛皮的直接染色工藝：染色溫度70℃、染色時間90min、染色pH值4，染料用量4%(owf)，滲透劑用量3%(owf)，勻染劑用量2%(owf)，采用浸染方法，染色牛皮得色量及摩擦牢度最佳。

紫甘薯紅色素 牛皮 直接染色

皮革制品如沙發、包、鞋等人們購買后將作為高端消費品長期使用，且部分與人體皮膚直接接觸，這就對皮革染料的生態相容性提出了更高的要求。目前所用的皮革染料主要是偶氮類染料，然而，綠色制革概念的提出為制革染料提出了新的要求，不含致癌物質、不對人體產生過敏作用、不含環境荷爾蒙、嚴格限制重金屬和甲醛、不含環境污染物等。天然染料因良好的環境相容性和自然無污染的特性[1，2]，而成為綠色制革用染料的不二選擇。目前研究較多的制革用天然染料主要來源于高粱、紅米、姜黃、紫甘薯、板栗刺殼以及核桃青皮等[3]。國外對紫甘薯研究較早，大約始于20世紀中期。國內學者陸國權等1996年即開始對該色素進行系統的研究，現已取得顯著進展。有資料報道，酰基化的色素分子可以使色素的穩定性提高，而紫甘薯色素分子是酰基化的色素分子，所以其穩定性較強，應用前景廣泛，因此本文選取紫甘薯紅色素對皮革進行染色。

1 實驗

1.1 材料和儀器

坯皮：牛皮頭層皮。

藥品：氨水、甲酸等均為分析純，紫甘薯紅色素粉末從公司購買。

儀器：PHS-3C精密pH計(上海精密科學儀器有限公司)；SHA-C水浴恒溫振蕩器(金壇市恒豐儀器廠)；Color-Eye3100型測色配色儀(理寶科學器材有限公司)；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限公司)；GYROWASH415水洗/干洗色牢度機(James H Heal and Co.td England)；Y(B)571-Ⅱ型預置式色牢度摩擦儀。

1.2 實驗方法

牛皮頭層皮坯，9,54G

1.2.1 實驗處方：

滲透劑 1-5%

勻染劑 1-5%

氨水 2-5%

甲酸 2-5%

染料 2-7%

浴比 1∶20

1.2.2 實驗步驟：

40℃開始，緩慢加入滲透劑、攪勻后加入皮坯10min后加入氨水攪拌20min，再緩慢加入配制好的染料和勻染劑升溫至70℃×30min后加入2/3甲酸保溫30min，后加入1/3甲酸后再保溫60min，降溫水洗烘干。

1.3 性能測試

圖1 紫甘薯花青素結構圖

紫甘薯所含的花青素為類黃酮系化合物，以C6—C3—C6為基本骨架，具有類黃酮的典型結構。

1.3.1 紫甘薯紅色素吸收波長的測定

用TU-1901雙光束紫外可見分光光度計，在190-800nm范圍內進行測定。

1.3.2 染色牛皮的K/S值的測定

將染色牛皮，在Color-Eye3100型測色配色儀上進行測定，記錄染色牛皮的最大反射波長處的K/S值。

1.3.3 染色牢度的測定

摩擦牢度根據GB/T3920-2008《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定。

牢度評定方法：根據GB/T250-2008《紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡》和GB/T251-2008《紡織品 色牢度試驗 評定沾色用灰色樣卡》對牢度進行評級。

2 結果與討論

2.1 紫甘薯紅色素染料影響因素分析

2.1.1 pH值的影響

表1 pH值對紫甘薯紅色素染料最大吸收波長的影響

圖2 pH值對紫甘薯紅色素染料最大吸收波長的影響

由圖2可知，pH值對紫甘薯紅色素染料的光譜特性影響很大，在不同的介質中呈現不同的光譜特性，隨著pH的升高，紫甘薯紅色素染料的吸收峰向長波方向移動。說明介質pH對其吸收峰位有影響。只要pH值不變，其特征吸收峰也不變。只在酸性條件PH=4時λ=530nm處出現特征吸收峰。

2.1.2 溫度的影響

表2 溫度對紫甘薯紅色素染料最大吸收波長的影響固定pH=4

溫度℃30507090110光的最大吸收波長/nm524520532526521

圖3 溫度對紫甘薯紅色素染料最大吸收波長的影響

由圖3可知，pH=4時溫度對紫甘薯紅色素染料的光譜特性影響不大，溫度為70℃時λ=532nm接近特征吸收峰值。

2.1.3 時間的影響

表3 時間對紫甘薯紅色素染料最大吸收波長的影響固定pH=4，溫度為70℃

時間min306090120150光的最大吸收波長/nm521520528534519

圖4 時間對紫甘薯紅色素染料最大吸收波長的影響

由圖4可知，pH=4時，溫度為70℃時，時間對紫甘薯紅色素染料的光譜特性影響不大，時間為90和120分鐘時λ=528和534nm接近特征吸收峰值，從節能降耗角度考慮，時間選擇90分鐘。

2.1.4 NaCL的影響

表4 NaCL對紫甘薯紅色素染料最大吸收波長的影響固定pH=4，溫度為70℃，時間90分鐘，水200mL

NaCL的用量g02468光的最大吸收波長/nm531564575588599

圖5 NaCL對紫甘薯紅色素染料最大吸收波長的影響

由圖5可知，固定pH=4，溫度為70℃，時間90分鐘，水200mL，NaCL對紫甘薯紅色素染料的光譜特性影響很大，隨NaCl濃度的增加，紫甘薯紅色素染料最大吸收波長也增大。因此染色時盡量不加鹽。

2.2 紫甘薯紅色素染料染牛皮直接染色工藝的優化

2.2.1 染料用量對K/S值及摩擦牢度的影響

表5 染料用量對K/S值及摩擦牢度的影響

圖6 染料用量對K/S值及摩擦牢度的影響

固定pH=4，溫度為70℃，時間90分鐘，浴比30︰1，僅改變染料用量，測得染料用量對染色織物K/S值及摩擦牢度的影響見圖6。綜合染料用量對染深性和摩擦牢度的影響，染料用量不超過4%(OWF)為宜。

2.2.2 滲透劑用量對K/S值及摩擦牢度的影響

當染料用量固定為4%(OWF)

表6 滲透劑用量對K/S值及摩擦牢度的影響

圖7 滲透劑用量對K/S值及摩擦牢度的影響

固定pH=4，溫度為70℃，時間90分鐘，浴比30︰1，染料用量固定為4%(OWF)，僅改變滲透劑用量，測得滲透劑用量對染色織物K/S值及摩擦牢度的影響見圖7。綜合滲透劑用量對染深性和摩擦牢度的影響，滲透劑用量3%(OWF)為宜。

2.2.3 勻染劑用量對K/S值及摩擦牢度的影響

染料用量固定為4%(OWF)，滲透劑用量3%(OWF)

表7 勻染劑用量對K/S值及摩擦牢度的影響

圖8 勻染劑用量對K/S值及摩擦牢度的影響

固定pH=4，溫度為70℃，時間90分鐘，浴比30︰1，染料用量固定為4%(OWF)，滲透劑用量3%(OWF)，僅改變勻染劑用量，測得勻染劑用量對染色織物K/S值及摩擦牢度的影響見圖8。綜合勻染劑用量對染深性和摩擦牢度的影響，勻染劑用量2%(OWF)為宜。

2.2.4 染色方法對K/S值及摩擦牢度的影響

染料用量固定為4%(OWF)，滲透劑用量3%(OWF)，勻染劑用量2%(OWF)

表8 染色方法對K/S值及摩擦牢度的影響

由表8可知，采用浸染法為宜。

3 結論

(1)紫甘薯紅色素對牛皮的直接染色工藝：染色溫度70℃、染色時間90min、染色pH值4，不加鹽，染料吸收波長達到特征峰值。

(2)紫甘薯紅色素對牛皮的直接染色工藝：染料用量4%(owf)，滲透劑用量3%(owf)，勻染劑用量2%(owf)，采用浸染方法，染色牛皮得色量及摩擦牢度最佳。

[1] 路振翔.天然植物染料的應用及發展[J].成都紡織高等專科學校學報，2015(4)：106-110.

[2] 范云麗，徐華鳳，王雪燕.天然染料的應用現狀及發展趨勢[J].成都紡織高等專科學校學報，2016(1)：158-163.

[3] 簡未平，王全杰.天然染料的發展現狀及其在皮革染色中的應用[J].西部皮革，2012，41(23)： 23-27.

2016-04-20

江蘇省大學生創新計劃項目

黃雪紅(1968-)，女，副教授，研究方向：紡織化學與染整。

TS193

A

1008-5580(2016)04-0090-04