天然染料茶色素對棉織物的染色性能研究

戴春燕

摘要：茶色素化學性質穩定、分子量小、染色直接性小、色牢度不好，本文采用直接染色、同媒染色方法對棉織物進行染色，并優化工藝條件，探討不同染色方法下棉織物的染色性能，并測試了染色后棉織物的染色牢度和抗菌性能。

關鍵詞：天然染料；茶色素；棉織物；染色性能

1天然染料概述

天然染料是指從動物、植物或礦物資源中獲得的、很少或沒有經過化學加工的染料。常用于紡織物的染色染整、食品的調色以及太陽能電池中。天然染料的分類方式較多，若按染料的來源可分為植物染料、動物染料及礦物染料；若按天然染料的化學組成不同，則可分為類胡蘿卜素類、蒽醌類、萘醌類、類黃酮類、姜黃素類、靛藍類、葉綠素類共7類天然染料；若按染料的溶解性不同又可分為水溶性天然染料、醇溶性天然染料和油溶性天然染料。天然染料的優勢及存在問題天然染料具有一些得天獨厚的優勢。首先，天然染料源于自然，歸于自然，具有生物可降解性。其次，天然染料來源廣泛，自然界中到處都有可提取天然染料的生物質存在，只要不無節制開采，將可以無限的使用下去，實現真正意義的可持續發展。雖然天然染料有這些優點，但它的局限性也使得它無法大范圍的使用。首先是來源問題，天然染料種類最多的為植物染料，即便是同一種植物，不同的產地，氣候條件和采集時間都會導致天然色素的組成和色澤不同，這就使得天然染料存在染色重復性差的問題。而且天然染料提取率也較低，平均染料收集率僅僅為2%左右，這使得大量資源被嚴重浪費。另外最為嚴重的就是天然染料的色牢度問題和穩定性問題，耐洗和耐光牢度較低，染色棉纖維時問題更加嚴重，一般不超過3級。上述問題中，來源問題尚可通過生物技術等新科技來解決，但其在棉纖維上的染色性能問題則是其實現工業化應用的最大阻礙，因此提高天然染料的竭染率和色牢度是極其重要的。

2天然染料茶色素的提取

2.1溶劑提取法

溶劑提取法工藝技術過程比較簡單，是最傳統的生產工藝，也是目前最廣泛使用的方法之一。如茶色素生產工藝一般為：用水或有機溶劑侵提茶葉，過濾得到濾液，濾液中除了茶多酚，還含有咖啡因、色素、有機酸、脂質、膠質、糖類等，茶多酚的含量也不高，因此多數工藝還需要用有機溶劑反復萃取，進一步去除雜物，提高茶多酚的純度，最后經濃縮得到天然色素。

2.2超聲波提取法

超聲波浸提法是利用超聲波的機械破碎和空化作用，加速天色色素的擴散，縮短浸提時間，具有節時、節能、提取率高的優點。該方法提取天然色素，具有簡潔，快速，不需加熱，提取率高，效果好，結構不被破壞的優點。此外，超聲波的機械振動，乳化，轉移，打破擴散和提取的效果有利于植物成分的提取。微波提取具有加熱均勻、節能減排、環保和成本低等優點，可以提高天然色素的產率和提取物純度。微波提取克服了超臨界萃取和溶劑提取的缺陷，既符合環保的要求，又降低了操作費用，發展前景良好。

2.3酶法提取

酶工程技術是近幾年來用于天然植物有效成分提取的一項生物技術，選用合適的酶可以較溫和地將植物組織分解，加速有效成分的釋放，從而提高提取率。如纖維素酶可使纖維素、半纖維素等物質降解，引起細胞壁和細胞間質結構發生局部疏松、膨脹等變化，從而增大胞內有效成分向提取介質的擴散，促進色素提取效率的提高。酶法提取的應用促進了天然色素加工的發展，酶法提取不破壞植物成分，且可以提高活性成分的提取率。

3天然染料茶色素對棉織物的染色性能研究

3.1試驗方法

茶色素植物染料的提取稱取50g綠茶研磨或粉末，浴比1∶10，溫度100℃條件下，提取時間1h后冷卻、過濾，提取液加蒸餾水，體積達到1L，得到50g/L的茶色素染液。

3.2茶色素染棉工藝

a.直接染色

b.同浴媒染

c.固色

4結果與討論

4.1茶色素染棉織物外觀質量

參照同浴媒染對棉織物染色，染色后觀察織物的外觀質量。結合茶色素同浴媒染棉織物的外觀質量可知，茶色素同浴媒染染色的棉織物，上色均勻、色澤柔和、色光較純，若合理開發可用于棉織物的染色。

4.2茶色素染棉織物的方法

參照上節染色工藝，分別采用直接染色、同媒染色、同媒染色+固色3種染色工藝對棉織物進行染色，探討不同染色方法及染色pH值對棉織物K/S值的影響，如下圖1所示。

由圖1可知，pH值對茶色素上染棉織物影響較大。3種染色方法中，隨pH值增大，K/S值呈現上升趨勢，pH值在4-7時，K/S值較小，可能由于茶色素在酸性條件下結構遭到破壞，棉織物對茶色素吸附量較小引起的。3種染色工藝相比，直接染色法K/S值不及同媒染法和同媒染色+固色法，這是由于茶色素分子基團與媒染劑發生金屬絡合反應后，色素分子固著在棉織物表面，降低色素水溶性，織物上染率提升；pH值為12時，K/S值最大。因此，茶色素適合在pH值為堿性范圍內，以同媒染色+固色染色方法對棉織物進行染色。

4.3染色牢度

根據正交試驗結果，采用優化后的染色工藝染色并進行固色處理，測試處理后棉織物的各項染色牢度。結合茶色素染色棉織物的染色牢度可知，棉染色樣品的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度較好，達到4級以上，能符合織物對染色質量的要求。

4.4抗菌性能評價

參照正交試驗確定的染色工藝條件對棉織物進行染色，固色后織物的抗菌性如圖2所示。由圖2可知，茶色素染色棉織物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都具有一定的抗菌作用，經30次水洗后仍然保持極強的抗菌性。這是由于茶色素中的酚羥基可與細菌細胞壁蛋白分子中的肽基、氨基和羧基結合，其疏水性苯環結構也可與蛋白質發生疏水結合，這種多點疏水結合作用可以有效地阻止細菌入侵，使茶色素染色棉織物具有優異的抗菌性能。

5結束語

以同媒染色+固色的方法對棉織物進行染色可獲得較好的色深值；經正交試驗，最佳媒染工藝條件為：茶色素濃度40g/L，染色pH值為9，染色時間70min；染色后織物的耐皂洗色牢度及耐摩擦色牢度較好。茶色素染色棉織物具有較好的抗菌功效，對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率都能達到90%以上，并具有較好的耐洗性。

參考文獻

[1]婁江飛. 棉織物茶色素染色的固色方法和機理研究[D].天津工業大學，2017.

[2]霍倩，馬佳利，譚艷君.紅雪茶色素對改性棉織物染色工藝探討[J].染整技術，2015，3702：25-28.

（作者單位：山東市蓬萊市信息中心）