劉玉霞，李 仟，買(mǎi)文鵬

(河南工程學(xué)院 化工與印染學(xué)院，河南 鄭州 450007)

天然染料與合成染料相比，具有環(huán)境相容性好、容易被微生物降解等得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì). 隨著人們消費(fèi)水平和生活品質(zhì)的不斷改善，天然染料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用自然而然地成為了社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)[1-4]. 黃連素是唯一具有陽(yáng)離子化學(xué)結(jié)構(gòu)的植物性染料，能夠直接上染絲、羊毛和陰離子改性棉等[5-7]. 但是，黃連素在色牢度方面表現(xiàn)較差，導(dǎo)致其應(yīng)用前景有相當(dāng)大的局限性. 本文研究了黃連素改性前后對(duì)腈綸、棉、毛、蠶絲等6種織物的染色性能.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

紡織材料：蠶絲機(jī)織物，純棉機(jī)織物(市售，140 g/m2)，純羊毛機(jī)織物(市售，140 g/m2)，腈綸機(jī)織物，錦綸機(jī)織物，滌綸機(jī)織物(以上均為標(biāo)準(zhǔn)織物).

試劑：無(wú)水乙醇，冰乙酸，濃鹽酸，甲醇，KBr，以上試劑均為分析純. 黃連粉末(中藥房購(gòu)買(mǎi))，pH值緩沖溶液(采用氫氧化鈉和磷酸、乙酸、硼酸三酸溶液配置).

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

儀器：Thermo Nicolet IR200型紅外光譜儀，Bruker DPX 400(400MHz)型超導(dǎo)核磁共振儀，紅外線高溫高壓染色機(jī)，TU-1901型雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海一派印染技術(shù)有限公司)，YG 611E日曬牢度測(cè)試儀(萊州市電子儀器有限公司)，CE-7000A測(cè)色配色儀(美國(guó)愛(ài)色麗公司).

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 黃連素的提取與提純

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究四因素三水平的正交實(shí)驗(yàn). 稱(chēng)取10 g黃連粉末，以最佳工藝條件提取. 提取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸發(fā)濃縮，然后加入30 mL 10%的乙酸溶液，60 ℃水浴加熱，然后趁熱抽濾. 濾液滴加濃鹽酸沉淀結(jié)晶，得黃連素粗品. 粗品用水重結(jié)晶純化.

1.3.2 黃連素的改性

稱(chēng)取2 g黃連素純品，放入50 mL耐熱坩堝中，置于高溫電爐加熱反應(yīng). 加熱程序：室溫下38 min加熱到190 ℃，然后持續(xù)加熱15 min. 自然降溫至80 ℃，取出，自然冷卻.

黃連素的改性反應(yīng)見(jiàn)圖1.

圖1 黃連素的改性

1.3.3 染色方法

稱(chēng)取未改性黃連素和改性黃連素各1.0 g，加水溶解，倒入500 mL容量瓶中定容待用.

在紅外線高溫高壓染色機(jī)內(nèi)對(duì)織物進(jìn)行染色，浴比1∶50，用緩沖液調(diào)節(jié)染液pH值為4～5. 常溫入染，升溫速率1 ℃/min，在設(shè)定溫度條件下染色(滌綸織物130 ℃，其他織物100 ℃)1 h，結(jié)束后水洗、烘干.

1.4 測(cè)試方法

顏色特征值測(cè)定：測(cè)定試樣的K/S值，選用D65光源和10°觀察角，試樣測(cè)定4次取平均值.

耐日曬性能測(cè)定：將染色織物分別日曬3、6、10 h后測(cè)定日曬樣與未日曬樣品之間的色差ΔE.

2 結(jié)果與分析

2.1 黃連素的提取

選擇乙醇濃度、料液比、提取時(shí)間、提取溫度為考察因素，進(jìn)行四因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)，其因素和水平如表1所示.

表1 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)因素和水平

正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及方差分析見(jiàn)表2. 由表中的R值可知，各因素對(duì)浸提率的影響大小為D>B>A>C，即提取溫度對(duì)浸提率有顯著性影響. 通過(guò)K值可判斷出最佳的提取條件是D3B3A1C3，即溫度為65 ℃、料液比為1∶50(g /mL)、乙醇濃度為75%、浸提時(shí)間為90 min.

表2 乙醇浸提法提取黃連素正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2 紫外-可見(jiàn)吸收光譜曲線測(cè)定

圖2是黃連素與改性黃連素的紫外光譜圖. 通過(guò)圖2可以看出，改性后黃連素的最大吸收波長(zhǎng)在488 nm處，與黃連素的最大吸收波長(zhǎng)(426 nm)相比，發(fā)生了紅移，可能原因是改性后結(jié)構(gòu)中的酚羥基以酚氧基負(fù)離子的形式存在.

2.3 黃連素和改性黃連素的結(jié)構(gòu)表征

圖3是黃連素與改性黃連素的紅外圖譜. 通過(guò)圖3可以看出，改性后羥基的吸收峰明顯增強(qiáng).

圖2 黃連素與改性黃連素的紫外光譜圖

圖4是黃連素的核磁共振圖譜，圖5是改性黃連素的核磁共振圖譜. 通過(guò)圖4和圖5可以看出，改性后，化學(xué)位移4.0附近少了一個(gè)甲基的吸收峰.

圖3 黃連素與改性黃連素的紅外圖譜

圖4 黃連素的核磁共振圖譜

2.4 染色結(jié)果

2.4.1 黃連素與改性黃連素的染色性能比較

圖6是黃連素與改性黃連素的染色結(jié)果. 從圖6能明顯看出，改性后的黃連素對(duì)腈綸織物的染色性能下降，但是對(duì)蠶絲織物、棉織物、羊毛織物、錦綸織物和滌綸織物的染色性能明顯提高，特別是對(duì)蠶絲織物的染色性能有很大提高. 這可能是因?yàn)楦男院螅玖戏肿又辛u基與蠶絲織物有氫鍵作用，增強(qiáng)了與織物間的作用力.

圖5 改性黃連素的核磁共振圖譜

圖6 黃連素與改性黃連素的染色結(jié)果

2.4.2 黃連素與改性黃連素的耐日曬性能比較

日曬色差數(shù)據(jù)處理結(jié)果見(jiàn)表3，染色后織物的日曬牢度結(jié)果見(jiàn)表4. 由表4可知，用改性后的黃連素進(jìn)行染色，蠶絲和腈綸織物的日曬牢度有了明顯的提高，推測(cè)原因也跟染料分子中羥基與織物間的氫鍵作用有關(guān).

表3 日曬色差數(shù)據(jù)處理結(jié)果

表4 染色后織物的日曬牢度

3 結(jié)論

采用L9(34)正交實(shí)驗(yàn)確定優(yōu)化的黃連素提取工藝，對(duì)提取的黃連素進(jìn)行提純、改性，將改性后的黃連素用于腈綸等織物的染色. 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，改性后除了腈綸，其他織物的染色性能都有明顯改善，日曬牢度也有所提高.