樟樹落葉天然染料的提取及用于真絲綢染色

陳美云，袁德宏，張玉萍

(1.南通大學 紡織服裝學院，江蘇 南通 226019；2.南通職業大學 紡織服裝學院，江蘇 南通 226007)

樟樹落葉天然染料的提取及用于真絲綢染色

陳美云1，袁德宏2，張玉萍2

(1.南通大學 紡織服裝學院，江蘇 南通 226019；2.南通職業大學 紡織服裝學院，江蘇 南通 226007)

從樟樹落葉中提取天然染料并將提取液用于真絲綢的染色，討論了氫氧化鈉濃度、提取溫度、提取時間、料液比對樟樹落葉天然染料提取效果的影響，以及染色pH值、染色溫度、染色時間、硫酸鈉質量濃度等對真絲綢染色效果的影響。研究表明，樟樹落葉提取的優化工藝為：氫氧化鈉0.2 mol/L，提取溫度100 ℃，提取時間50 min，料液比1∶40；樟樹落葉提取液對真絲綢直接染色的優化工藝為：染色pH3.50左右，染色溫度90 ℃，浴比50∶1，染色時間60 min。此外，堿性提取物染色真絲綢具有一定的牢度性能，媒染可提高染色真絲綢的染色牢度和耐曬色牢度。

樟樹落葉；天然染料；提取；真絲綢；染色

樟樹，屬常綠喬木植物，是經濟林樹種，也是中國亞熱帶常綠闊葉林的主要組成樹種之一，樟樹在中國分布廣、面積大、蘊藏多、品種全。樟樹的利用價值很高，可制香料、油脂、優質木材、工藝品、醫藥、日用化工品等[1-4]，樟樹落葉中含有豐富的棕黑色色素，是一種很好的天然染料，用樟樹落葉提取色素，開辟了樟樹落葉的又一新途徑，提高了樟樹的綜合利用價值[5-7]。

本研究主要探討了樟樹落葉提取天然染料的工藝，優化了樟樹落葉提取液對真絲綢染色的工藝，并評定了染色效果。

1 試 驗

1.1 試驗材料、藥品和儀器

試驗材料：市售全真絲練白12102雙縐。

試驗藥品：氫氧化鈉、碳酸鈉、鹽酸、無水硫酸鈉、硫酸銅、硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵等，均為分析純；樟樹落葉2010年5月撿自南通大學原文峰校區。

儀器和設備：PB21 pH計[賽多利斯科學儀器(北京)有限公司]，HS-20常壓高溫染色機(香港威萊爾緊密機械有限公司)，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(英國)，Y571L染色摩擦色牢度儀(萊州市電子儀器有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 樟樹落葉天然染料的提取

稱取洗凈烘干及粉碎的樟樹落葉，加入所需的提取劑，在特定溫度下提取一定時間，冷卻、過濾待用。

1.2.2 樟樹落葉提取液對真絲綢的直接染色

按要求配制10 g/L的樟樹落葉提取液，調節染液pH2.00～7.00，加入0～60 g/L的硫酸鈉，室溫將充分潤濕的真絲綢投入染液，升溫至50～100 ℃，染色15～120 min，降溫，水洗，晾干。

1.2.3 真絲綢媒染染色

預媒染色：先將真絲綢投入含3 g/L媒染劑的溶液中，于50 ℃條件下處理45 min，取出后再投入到樟樹落葉的染液中，按優化的直接染色工藝進行染色，降溫，水洗，晾干。

同媒染色：直接將真絲綢投入含有媒染劑和樟樹落葉染料的染液，按優化的直接染色工藝進行染色，降溫，水洗，晾干。

后媒染色：先將真絲綢投入樟樹落葉染液中，按優化的直接染色工藝進行染色，取出后再投入含3 g/L媒染劑的溶液中，于50 ℃下處理45 min，降溫，水洗，晾干。

1.3 性能測試

1.3.1 樟樹落葉提取液的吸光度

用TU-1901雙光束紫外可見分光光度計，在200～800 nm范圍內進行測定。

1.3.2 真絲綢的染色效果

在Color-Eye3100型測色配色儀上進行測定。

1.3.3 染色牢度

摩擦色牢度按GB/T 3920－1997《紡織品 色牢度試驗 耐摩擦色牢度》測定，耐皂洗色牢度按GB/T 3921－2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》方法A(1)進行測定，耐曬色牢度由南通市紡織產品質量檢驗所有限公司按GB/T 8427－2008《紡織品 色牢度試驗 耐人造光色牢度：氙弧》方法(3)進行測定。

2 結果與討論

2.1 樟樹落葉天然染料提取工藝因素分析

2.1.1 不同提取劑對樟樹落葉提取效果的影響

分別用水、1 %鹽酸、1 %碳酸鈉和1 %氫氧化鈉作為提取劑，固定料液比為1∶40，在100 ℃條件下提取40min，提取液吸收光譜曲線及提取液染色真絲綢的性能分別見圖1及表1。

圖1 不同提取劑提取液吸收光譜曲線Fig.1 The absorption spectrum of dry leaves of camphortree extracts with different extraction solvents

表1 不同提取劑樟樹落葉提取液對真絲綢直接染色的結果Tab.1 The dyeing effect of silk fabric with dry leaves of camphortree extracts of different extraction solvents

由圖1可以看出，樟樹落葉提取液在紫外區274 nm左右及214 nm左右共有2個吸收峰，以水、鹽酸溶液作為提取劑，提取液的吸光度較低，以碳酸鈉及氫氧化鈉溶液為提取劑，提取液吸光度較大。由表1可知，以水、鹽酸溶液為提取劑，提取液染色真絲綢的K/S值、與未染色真絲綢之間的色差ΔE*均較小，明度較大；以碳酸鈉、氫氧化鈉作提取劑，提取液染色真絲綢與未染色真絲綢之間的色差ΔE*較大，明度較小。但以氧化鈉溶液為提取劑時，提取液染色真絲綢的K/S值及色差值明顯更大，明度更小，且染色真絲綢的紅黃光與水提取液染色真絲綢接近，這說明用氫氧化鈉溶液對樟樹落葉進行提取，提取效果較好，因此選擇氫氧化鈉溶液作為提取劑。

2.1.2 正交試驗優化提取工藝

選擇氫氧化鈉用量、提取溫度、提取時間、料液比4個因素，每個因素選取3個水平進行L9(34)正交試驗。正交試驗方案、結果及結果分析見表2。

表2 L9(34)正交試驗方案、結果及結果分析Tab.2 L9(34) Orthogonal test plan, results and analysis of the results

從表2可以看出，對于214 nm吸光度而言，提取溫度影響最大，其次是氫氧化鈉用量、料液比，提取時間的影響較小。提取溫度以水平3效果最佳，氫氧化鈉用量以水平2效果最好，料液比及提取溫度均以水平3效果最好。對于274 nm吸光度而言，由主到次影響的順序為提取溫度、氫氧化鈉用量、提取時間、料液比。提取溫度以水平3效果最佳，氫氧化鈉用量以水平3效果最好，料液比以水平2最好，提取時間以水平3最好。綜合214 nm和274 nm吸光度的結果，得到樟樹落葉天然染料提取的優化工藝為：氫氧化鈉0.20 mol/L、提取溫度100 ℃、提取時間50 min、料液比為1∶40。

2.1.3 提取次數對提取效果的影響

固定料液比1∶40，氫氧化鈉濃度0.20 mol/L，提取溫度100 ℃，提取時間50 min，對樟樹落葉提取3次，第1次提取后的濾渣進行第2次提取，第2次提取后的濾渣再進行第3次提取，測定每次提取液的吸光度，結果見表3。

表3 提取次數對樟樹落葉提取效果的影響Tab.3 Effect of extraction times on dry leaves of camphortree extraction

由表3可知，第1次提取已經提取出樟樹落葉大部分的色素，第2次、第3次提取得到的色素很少，這說明一次提取就能取得較好的提取效果，再進行第2次及第3次提取意義不大，因此對樟樹落葉采用一次提取的方法。

2.2 真絲綢直接染色工藝因素分析

2.2.1 染液pH值對染色效果的影響

固定染色的其他條件，調節染液pH值分別為1.99、2.55、2.97、3.54、4.04、4.53、5.03、5.54、6.04、7.05，樟樹落葉提取液對真絲綢的染色效果見表4。

表4 染色pH值對染色效果的影響Tab.4 Effect of dyeing pH value on dyeing

由表4可以看出，染液pH值在1.99～2.55的范圍內，隨著染液pH值的增大，染色真絲綢的K/S值及與未染色真絲綢之間的色差?E*逐漸增加，明度L*值逐漸減少，當pH值為2.55時，染色真絲綢的K/S值和?E*值達最大值，L*值達到最小值；之后隨著染液pH值的增加，染色真絲綢的K/S值及與未染色真絲綢之間的色差?E*值逐漸減少，明度L*值逐漸增加。從表2還可以看出，染色真絲綢的a*值及b*值均為正值，且隨著染液pH值的增加逐漸減小，說明樟樹落葉提取液染色真絲綢帶紅光及黃光，且紅光及黃光隨染色pH值增加逐漸減少，由于染液pH值過小會對真絲綢造成損傷且也不易勻染。另外還發現，染液pH值太小，染液略有沉淀的現象，因此染液pH值選擇3.50左右比較合適。

2.2.2 染色溫度對染色效果的影響

由表5可以看出，隨著染色溫度的增加，染色真絲綢的K/S值及與未染色真絲綢之間的色差?E*逐漸增加，明度L*值、紅光a*值及黃光b*值逐漸減少。但紅光減小不明顯。考慮到染色溫度太高，會造成真絲綢的損傷，因此，染色溫度選擇90 ℃比較合適。染色溫度對真絲綢染色效果的影響見表5。

表5 染色溫度對染色效果的影響Tab.5 Effect of dyeing temperature on dyeing

2.2.3 染色時間對染色效果的影響

表6 染色時間對染色效果的影響Tab.6 Effect of dyeing time on dyeing

由表6可以看出，隨著染色時間的延長，染色真絲綢的K/S值及與未染色真絲綢之間的色差?E*值略有增加，明度L*值、紅光a*值及黃光b*值逐漸減小。由于染色時間太短不容易勻染，過長也容易導致真絲綢的損傷，因此染色時間選擇60 min比較合適。

2.2.4 硫酸鈉用量對染色效果的影響

在染液中加入不同量的硫酸鈉，樟樹落葉提取液對真絲綢的染色效果見表7。

表7 硫酸鈉用量對染色效果的影響Tab.7 Effect of sodium sulphate on dyeing

由表7可以看出，染液中加入硫酸鈉，染色真絲綢的K/S變化不大，與未染色真絲綢之間的色差?E*值、紅光a*值及黃光b*值略有下降，明度L*值略有增加，但總體硫酸鈉用量對真絲綢的染色效果影響不大，因此染色時不需要加入硫酸鈉。

2.2.5 正交試驗優化樟樹落葉提取液對真絲綢直接染色的工藝

用3因素3水平進行L9(33)正交試驗，A為染色pH值：A12.99，A23.51，A34.03；B為染色溫度：B180 ℃，B290℃，B3100 ℃；C為染色時間：C145 min，C260 min，C375 min。正交試驗方案及結果見表8、正交試驗結果分析見表9。

表8 L9(33)正交試驗方案及結果Tab.8 L9(33) Orthogonal test plan and results

表9 樟樹落葉提取液真絲綢直接染色正交試驗結果分析Tab.9 Orthogonal analysis on dyeing of silk fi ber with dry leaves of camphortree extracts

從表9可以看出，對于染色真絲綢K/S值、明度L*值及與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值而言，染色溫度B影響最大，其次是染色pH值A，染色時間C影響最小。染色溫度以B3染色效果最好，但溫度太高，會損傷真絲綢，選擇B2比較合適；染色pH值以A2最好，染色時間以C3最好，但時間太長，染色效果提高程度不大，因此選擇C2比較合適。根據染色真絲綢的K/S值、明度L*值及與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值，得到的優化工藝為A2B2C2。對于染色真絲綢的紅光而言，染色溫度B影響最大，其次是染色pH值A，染色時間C影響最小，染色溫度B1的紅光最重，染色pH值A2的紅光最重，染色時間C1的紅光最重。對于染色真絲綢的黃光而言，染色pH值A影響最大，其次是染色溫度B，染色時間C影響較小，三因素均以水平1的黃光最重。由于染色真絲綢的K/S值是最重要的染色性能指標，因而樟樹落葉提取液對真絲綢直接染色的工藝主要由染色真絲綢的K/S值決定。綜合單因素及正交試驗的結果，得到樟樹落葉提取液對真絲綢直接染色優化的工藝條件為A2B2C2，即染色pH3.50左右、染色溫度90 ℃、染色時間60 min，浴比50∶1，不加元明粉。

2.3 媒染對真絲綢染色效果的影響

選用硫酸鋁鉀、硫酸亞鐵、硫酸銅做媒染劑，分別對真絲綢進行預媒染、同媒染及后媒染，真絲綢的染色效果見表10。

由表10可以看出，不同媒染劑、不同的媒染方法對染色真絲綢的染色效果有不同的影響。用硫酸鋁鉀媒染，染色真絲綢的K/S值略有下降，其中同媒染K/S值下降較多；與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值，預媒染及同媒染略有下降且同媒染下降較多，后媒染略有增加；染色真絲綢的明度L*值，預媒染及同媒染增加且同媒染增加較多，后媒染略有下降；后媒染染色真絲綢的紅光a*值及黃光b*值略有下降，預媒染略有增加而同媒染變化不大。用硫酸亞鐵媒染，與未媒染色真絲綢相比，3種媒染方法染色真絲綢的K/S值都增加，后媒法增加較大，同媒染增加較小；紅光a*值、黃光b*值及明度值L*值均下降，其中后媒法下更明顯；與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值均增加，后媒法增加更明顯。硫酸銅媒染，3種媒染方法染色真絲綢的K/S值都增加，其中同媒染K/S值增加最大，后媒染增加相對較小；媒染后染色真絲綢的紅光a*值及黃光b*值略有下降，且后媒染更明顯；染色真絲綢的明度L*值，媒染后均下降且后媒染明顯，與未染色真絲綢之間的色差ΔE*值增加且后媒染增加較多。

2.4 染色真絲綢的染色牢度

染色布樣同2.3，測定染色真絲綢的染色牢度，結果見表11。

表10 媒染對染色效果的影響Tab.10 Effect of mordanting on dyeing

表11 染色真絲綢的染色牢度Tab.11 The color fastness of dyed silk

由表11可以看出，不同媒染劑，不同媒染方法對染色真絲綢的耐皂洗、耐摩擦色牢度及耐光色牢度有不同的影響。硫酸鋁鉀媒染，媒染使染色真絲綢耐皂洗色牢度中的沾棉及沾絲牢度增加，后媒染色真絲綢的濕摩擦色牢度和耐皂洗的變褪色牢度均有明顯提高，預媒染可適當提高耐曬色牢度。硫酸亞鐵媒染，預媒染色真絲綢的耐摩擦色牢度略有下降，媒染使染色真絲綢的耐皂洗色牢度及耐曬色牢度有所增加且同媒耐曬色牢度提高略多。硫酸銅媒染，預媒及后媒染色真絲綢的濕摩擦色牢度略有下降，同媒染變化不大，媒染使染色真絲綢的耐皂洗色牢度及耐曬色牢度略有增加且預媒染耐曬色牢度提高略多。綜合不同媒染劑及媒染方法，可見媒染可以適當提高染色真絲綢的耐皂洗色牢度及耐曬色牢度。

3 結 論

1)通過分析得出樟樹落葉天然染料提取的優化工藝為：氫氧化鈉0.20 mol/L、提取溫度100 ℃、提取時間50 min、料液比1∶40。樟樹落葉提取液對真絲綢直接染色的優化工藝為：染色pH3.50左右、染色溫度90 ℃、染色時間60 min，浴比50∶1，不加元明粉。

2)不同的媒染劑，不同的媒染方法，得到染色真絲綢的色光有所不同，其中硫酸亞鐵媒染真絲綢色光變化最大，硫酸鋁鉀媒染真絲綢色光變化最小。

3)媒染可適當提高染色真絲綢的耐皂洗色牢度及耐曬色牢度，但對耐摩擦色牢度提高作用不明顯。

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Extraction of natural dye from dry leaves of camphortree and its dyeing on silk fabric

CHEN Mei-yun1, YUAN De-hong2, ZHANG Yu-ping2
(1. School of Textile and Clothing, Nantong University, Nantong 226019, China; 2. School of Textile and Clothing, Nantong Vocational College,Nantong 226007, China)

The extraction of natural dye from dry leaves of camphortree and the dyeing on silk fabrics with extracts were studied. Factors exerting influence on extraction results such as NaOH concentration, extraction temperature, extraction time, material ratio and factors exerting in fl uence on dyeing results on silk fabrics including dyeing pH, dyeing temperature, dyeing time, Na2SO4concentration were discussed. It was found that the optimum extraction conditions were NaOH 0.20 mol/L, extraction at 100 ℃ for 50min, material ratio 1∶40. The optimum conditions for the dyeing on silk fabrics were pH value 3.50, dyeing at 90 ℃ for 60 min, bath ratio 50∶1.Furthermore, the dyed silk fabrics with alkaline extracts had indefinite fastness properties and that the washing fastnesses and colour fastness could be improved by mordanting.

Dry leaves of camphortree; Natural dyes; Extraction; Silk fabric; Dyeing

TS193.7

A

1001-7003(2012)01-0005-06

2011-10-26

南通市應用研究項目(AS2010014)；南通職業大學自然科學基金重點資助項目(0909103)

陳美云(1963― )，女，副教授，主要從事染整專業的教學及染整工藝研究。