黃新華，姜 偉，吳亮亮

(南通海匯科技發(fā)展有限公司，江蘇 南通 226011)

柚子皮提取液對(duì)陽離子改性棉針織物的染色研究

黃新華，姜 偉，吳亮亮

(南通海匯科技發(fā)展有限公司，江蘇 南通 226011)

探討了用柚子皮提取液染色陽離子改性棉針織物的工藝。結(jié)果表明柚子皮提取最優(yōu)工藝為：氫氧化鈉質(zhì)量濃度11 g/L，料液比1∶20，溫度100 ℃，時(shí)間60 min。棉針織物改性最優(yōu)工藝為：改性劑Fix-800用量6%(owf)，氫氧化鈉濃度20 g/L，浴比1∶30，溫度70 ℃，時(shí)間40 min。最佳染色工藝為：溫度40 ℃，時(shí)間40 min，浴比1∶40。

柚子皮；棉針織物；陽離子改性；染色

在回歸自然、更加注重環(huán)保的今天，無毒、無害、無污染的植物染料重新受到人們的關(guān)注[1]。由于天然染料對(duì)棉纖維的親和力較小、上染率較低[2]，一般采用對(duì)織物進(jìn)行陽離子化改性或使用添加媒染劑的方法來提高所染織物的上染率和色牢度?，F(xiàn)代藥理研究表明，柚子皮含有揮發(fā)油、柚皮苷、蘆丁等黃酮類化合物，具有抗氧化活性、抗菌、消炎和保健的作用[3]。將柚子皮提取液用于改性棉針織物的染色，不僅給棉針織物帶來色澤[4]，而且還增加了保健功能，提高了棉針織物的附加價(jià)值[5]。試驗(yàn)采用水煮方法對(duì)柚子皮色素進(jìn)行提取，并將提取液用于陽離子改性棉針織物的染色，優(yōu)化了色素提取工藝、陽離子改性工藝和染色工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

材料：精練純棉針織物(規(guī)格30 tex，180 g/m2)，柚子皮(由新鮮柚子皮曬干而得)，陽離子改性劑Fix-800(南通斯恩特精細(xì)化工有限公司)，五水硫酸銅(上海潤捷化學(xué)試劑有限公司)，氫氧化鈉、七水合硫酸亞鐵、十二水合硫酸鋁鉀(西隴化工股份有限公司)。

儀器：TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限公司)，HHS 11-1電熱恒溫水浴鍋(上海華聯(lián)環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)備公司恒昌儀器廠)，EL303電子天平[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]，PHS-3C精密pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)，101AB-1電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)(海門市恒昌儀器廠)，DatacolorSF650測(cè)色配色儀[德塔顏色商貿(mào)(上海)有限公司]，Gyrowash415水洗/干洗色牢度試驗(yàn)機(jī)(英國James H Heal公司)，YB571預(yù)置式染色牢度摩擦儀(溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 染液的提取

用粉碎機(jī)將柚子皮粉碎，按料液比1∶20，稱取所需的柚子皮于燒杯中，加入所需的水和1～14 g/L氫氧化鈉，用保鮮膜密封燒杯口并用橡皮筋扎緊，在100 ℃沸水浴中保溫處理60 min，過濾得相應(yīng)的提取液。

1.2.2 棉針織物的改性

改性處方：

改性劑Fix-800/%(owf) 0～10

氫氧化鈉/g·L-11～24

改性溫度/℃ 20～80

改性時(shí)間/min 15～80

浴 比 1∶30

工藝曲線：

1.2.3 改性棉針織物的染色

染色處方：

柚子皮提取液/mlX

染色溫度/℃ 20～90

染色時(shí)間/min15～80

浴 比 1∶40

工藝曲線：

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 吸光度

使用TU-1901雙光束紫外分光光度計(jì)在190～700nm波長范圍內(nèi)測(cè)定柚子皮提取液的吸光度，確定最大吸收波長。

1.3.2 染色深度和勻染性

采用DatacolorSF650測(cè)色配色儀在D65 10Deg光源下測(cè)試，用K/S值表征染色織物的染色深度；用測(cè)8次K/S值的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差Sr來表示勻染性，標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，則勻染性越好。

1.3.3 耐摩擦色牢度

參照GB/T3920-2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

2 結(jié)果和分析

2.1 氫氧化鈉濃度對(duì)柚子皮提取液吸光度的影響

采用氫氧化鈉水溶液作為提取劑，提取條件為：料液比1∶20，溫度100 ℃，時(shí)間60min。測(cè)得稀釋后提取液的吸收光譜曲線如圖1，由圖1可知提取液的最大吸收波長為295nm。

改變氫氧化鈉濃度，分別測(cè)量不同氫氧化鈉濃度下的柚子皮提取液在最大波長下的吸光度，結(jié)果見表1。

由表1可知在最大吸收波長295nm處，柚子皮提取液的吸光度隨著氫氧化鈉濃度的增加先增加后減小。當(dāng)氫氧化鈉濃度達(dá)到11g/L時(shí)提取液的吸光度最大，繼續(xù)增加氫氧化鈉濃度，吸光度反而會(huì)降低。經(jīng)分析考慮，氫氧化鈉用量宜選取11g/L。

2.2 棉針織物陽離子改性工藝優(yōu)化

2.2.1 氫氧化鈉濃度

采用Fix-800作為改性劑，改性條件：浴比1∶30，溫度70 ℃，時(shí)間30min，改性劑Fix-800用量4%(owf)，改變改性時(shí)的氫氧化鈉濃度，將改性好的織物用柚子皮提取液進(jìn)行染色，染色完成后分別測(cè)試染色織物的K/S值和Sr值，結(jié)果見表2。

由表2可知，改性后的染色織物的K/S值隨著改性時(shí)氫氧化鈉濃度的增加先增大后減小，當(dāng)氫氧化鈉濃度達(dá)到20g/L時(shí)染色織物的K/S值最大，繼續(xù)增加氫氧化鈉濃度，K/S值反而會(huì)降低，并且在該濃度下染色織物的勻染性也較好。故棉針織物陽離子改性時(shí)氫氧化鈉濃度選取20g/L。

2.2.2 改性劑Fix-800用量

確定氫氧化鈉濃度為20g/L，其他條件不變，改變改性劑Fix-800的用量，將改性好的織物用柚子皮提取液進(jìn)行染色，染色完成后測(cè)試染色織物的K/S值和Sr值，結(jié)果見表3。

表3 陽離子改性劑用量對(duì)染色效果的影響

由表3可知，改性后的染色織物的K/S值隨著改性劑Fix-800的用量的增加基本上呈增加的趨勢(shì)，且當(dāng)改性劑Fix-800的用量超過6%以后，增加趨勢(shì)逐漸趨于平緩。將染色織物進(jìn)行皂洗，發(fā)現(xiàn)皂洗后K/S值的變化規(guī)律和皂洗前的規(guī)律相同，在Fix-800的用量在6%(owf)時(shí)染色織物有較大的K/S值且皂洗后掉色較輕，此外在皂洗前，當(dāng)Fix-800的用量在6%(owf)時(shí)染色織物的勻染性較好。綜合考慮，改性劑Fix-800的用量以6%(owf)為宜。

2.2.3 改性時(shí)間

其他條件不變，改變改性時(shí)間，將改性好的織物用柚子皮提取液進(jìn)行染色，染色完成后測(cè)試染色織物的K/S值和Sr值，結(jié)果見表4。

表4 改性時(shí)間對(duì)染色效果的影響

由表4可知：改性后的染色織物的K/S值隨著改性時(shí)間的增加而增加，但是當(dāng)改性時(shí)間達(dá)到40min后，K/S值增加趨勢(shì)變得平緩，繼續(xù)延長改性時(shí)間，染色織物的K/S值增加很小，且改性時(shí)間為40min時(shí)的勻染性較好。此外時(shí)間越長，消耗能源越多，不利于節(jié)能減排。故改性時(shí)間選取40min。

2.2.4 改性溫度

其他條件不變，改變改性溫度，將改性好的織物用柚子皮提取液進(jìn)行染色，染色完成后測(cè)試染色織物的K/S值和Sr值，結(jié)果見表5。

由表5可知：改性后的染色織物的K/S值隨著改性溫度的增加而增加，當(dāng)改性溫度由30 ℃增加到60 ℃過程中，染色織物的K/S值的增加趨勢(shì)平緩，當(dāng)改性溫度達(dá)到70 ℃時(shí)染色織物的K/S值突然增大，且此溫度下染色織物的勻染性最好。繼續(xù)增加改性溫度，染色織物的K/S值增加很小，且溫度越高，能源消耗越多，不利于節(jié)能減排。故改性溫度應(yīng)選取70 ℃。

表5 改性溫度對(duì)染色效果的影響

2.3 染色工藝優(yōu)化

2.3.1 染色溫度

采用最佳改性工藝對(duì)棉針織物進(jìn)行改性，然后將改性好的織物用柚子皮提取液進(jìn)行染色，染色條件為：浴比1∶40，時(shí)間40min，改變?nèi)旧珳囟龋旧瓿珊蠓謩e測(cè)試染色織物的K/S值和Sr值，結(jié)果見表6。

表6 染色溫度對(duì)染色效果的影響

由表6可知：染色后織物的K/S值隨著染色溫度的增加先增加后減小，但總體變化不大，當(dāng)染色溫度為40 ℃時(shí)染色織物的K/S值最大，且此溫度下的染色織物的勻染性較好。故染色溫度應(yīng)選取40 ℃。

2.3.2 染色時(shí)間

確定染色溫度為40 ℃，其他條件不變，改變?nèi)旧珪r(shí)間，染色完成后測(cè)試染色織物的K/S值和Sr值，結(jié)果見表7。

表7 染色時(shí)間對(duì)染色效果的影響

由表7可知：染色后織物的K/S值隨著染色時(shí)間的增加先增加后減小，但是染色時(shí)間超過40min后，染色織物的K/S值變化不大，且染色時(shí)間為40min的織物的勻染性較好，考慮到時(shí)間越長，能源消耗越多，生產(chǎn)成本越高，所以染色時(shí)間宜選取40min。

2.3.3 媒染劑

采用最佳改性工藝對(duì)棉針織物進(jìn)行改性，用最佳提取工藝提取的柚子皮提取液在最佳染色工藝下上染改性好的織物，然后用后媒法對(duì)染色織物進(jìn)行后媒染。后媒染條件為：浴比1∶50，媒染劑濃度3g/L，溫度50 ℃，時(shí)間40min，媒染劑有七水合硫酸亞鐵、五水硫酸銅、十二水合硫酸鋁鉀。測(cè)得染色織物的K/S值、Sr值及摩擦牢度見表8。

表8 不同媒染劑對(duì)皂洗前后染色織物K/S值和摩擦牢度的影響

由表8可知，經(jīng)3種媒染劑后媒染的織物的K/S值比未媒染織物的K/S值減小了，且摩擦牢度沒有明顯提高。

3 結(jié)論

(1)以水為介質(zhì)時(shí)，柚子皮提取最優(yōu)工藝為：料液比1∶20，溫度100 ℃，時(shí)間60min，氫氧化鈉濃度11g/L。棉針織物改性最優(yōu)工藝為：浴比1∶30，溫度70 ℃，時(shí)間40min，改性劑Fix-800用量6%(owf)，氫氧化鈉濃度20g/L。最佳染色工藝為：浴比1∶40，溫度40 ℃，時(shí)間40min。

(2)以硫酸亞鐵、硫酸銅、硫酸鉀鋁為媒染劑，對(duì)柚子皮染色棉針織物進(jìn)行后媒染，得色量會(huì)下降，摩擦牢度變化不大。

[1] 邰文峰，石 紅，楊偉忠，等. 天然染料染色現(xiàn)狀及其理論[J]. 印染助劑，2006，23(3)：13.

[2] 吳贊敏. 天然染料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 紡織導(dǎo)報(bào)，2012，(4)：39-40.

[3] 周效思，周 凱. 柚子皮提取物的抗炎止癢藥效觀察[J]. 臨床和實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志，2008，7(12)：8.

[4] 東華大學(xué). 柚子皮天然染料在棉織物染色中的應(yīng)用[P]. 中國專利：102102304，2012-07-04.

[5] 柴麗琴，邵建中，周 嵐，等. 棉纖維的陽離子化改性及其在天然染料染色中的應(yīng)用[J]. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，27(4)：511.

Study on the Dyeing Property of CottonKnitted Fabric Modified by Cationic Modifierwith Grapefruit Peel Extracting Solution

HUANG Xin-hua, JIANG Wei, WU Liang-liang

(Nantong Haihui Science and Technology Development Co. Ltd., Nantong 226011, China)

The dyeing process of cotton knits modified by cationic modifier using grapefruit peel extracting solution was studied. The result showed that the optimal extracting process of grapefruit peel was done at 100 ℃ for 60 min with NaOH 11 g/L, solid-liquid ration 1∶20. The optimal modification process of cotton knitted fabric was done at 70 ℃ for 40 min with modifier Fix-800 6%(owf),NaOH20g/L,bathration1∶30.Theoptimaldyeingprocesswasdoneat40 ℃for40minwithbathratioof1∶40.

grapefruit peel; cotton knits; cationic modification; dyeing

2016-03-17

南通市科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃項(xiàng)目(GY22015066)

黃新華(1985-)，男，助理工程師，主要從事紡織品染整工藝的研究與生產(chǎn)，E-mail:nthaihui@vip.163.com。

TS193.6

A

1673-0356(2016)05-0010-04