金銀花提取物整理棉織物的研究

張曉麗，周凱瑞，許云輝，肖　歡

(安徽農業大學輕紡工程與藝術學院,安徽合肥 230036)

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金銀花提取物整理棉織物的研究

張曉麗，周凱瑞，許云輝，肖歡

(安徽農業大學輕紡工程與藝術學院,安徽合肥 230036)

為提高棉織物的抗紫外線性能，減少化學整理劑的污染，采用水提取醇沉淀法，C2H5OH作溶劑，提取金銀花中的綠原酸類物質。然后用檸檬酸、酒石酸、綠原酸等對棉織物進行復合整理，測試棉織物的各項性能。綜合分析金銀花提取物質量分數、多元羧酸質量分數、次亞磷酸鈉質量分數、整理液溫度、處理時間等因素，得出棉織物的最佳整理工藝。結果表明：整理后純棉織物UVA透過率2.60%，UPF值為74。說明金銀花提取物聯合多元羧酸對棉織物的抗紫外整理效果較顯著。

棉織物抗紫外整理金銀花

據報道金銀花所含化學成分有綠原酸、異綠原酸、黃酮化合物、芳樟醇和雙花醇等；其中綠原酸類化合物是金銀花的重要有效成分，包括綠原酸和異綠原酸。金銀花中活性物質的提取方法很多種,有水提取法，溶劑提取法，超聲波提取法，微波提取法，酶解醇提法等，這些提取方法都有各自的優缺點。孫莎莎，唐人成，等用乙醇法提取金銀花中活性成分，并研究了金銀花提取物的抗紫外性能[1]。因為乙醇無污染，提取效率高，所以常用乙醇作為溶劑進行天然活性成分提取[2,3]。

多元羧酸進行棉織物的耐久壓燙整理己用于生產實際中，多元羧酸以及多元羧酸的殼聚糖溶液用于紡織品的抗皺整理也是目前研究較多的一個課題[4]。殼聚糖(CS)經多元羧酸的橋聯作用結合在織物上，增加了織物的抗皺性能。Wilska等人研究還發現，綠原酸大大提高草莓等果汁色澤的穩定性。Facino等人研究，以綠原酸為代表的天然多酚物質，發現它們可以保護膠原蛋白不受活性氧等自由基傷害，并能有效防止紫外線對人體皮膚產生傷害作用[5]。如何將金銀花提取物綠原酸與紡織品結合起來，使其同時獲得抗皺和抗紫外性能，對于拓寬紡織品應用范圍是有很大的實際價值。

本文通過水提取醇沉淀法提取綠原酸類物質，再采用多元羧酸和金銀花提取物聯合處理棉織物，通過多元羧酸的橋聯作用，與纖維的電性吸附，或與纖維分子上活性基團形成化學鍵結合，或與纖維內部微隙及纖維表面沉積，同時借助固著劑、交聯劑的化學作用，賦予棉織物新的性能[6,7]。進一步將綠原酸、多元羧酸共同處理棉織物，以期開發出多功能性的棉織物新產品。

1　材料和方法

1.1材料

干金銀花：購于藥店，純棉坯布(經緯密35×25/cm，14．8 tex×14．8 tex，78 g/m2)次亞磷酸鈉、檸檬酸、酒石酸、NaOH、磷酸三鈉、亞硫酸鈉、乙醇(均為AR)，滲透劑JFC、柔軟劑(CP.)。

儀器設備：YG(B)912E型紡織品防紫外線性能測試系統，YG(B)D26D-250電子織物強力機(溫州大榮紡織儀器有限公司)、SBDY-1數顯白度儀(上海悅豐儀器儀表有限公司)、YG541-B型折皺回復儀(寧波紡織儀器廠)、JMU506型軋車(北京紡織機械器材研究所)、SHB-IV真空泵(鄭州長城科工貿有限公司)等。

1.2試驗方法

1.2.1金銀花的提取

金銀花提取工藝：

金銀花→煎煮(加蓋，不斷攪拌，50min)→真空過濾→濃縮(漿糊狀)→加入一定比例的水和C2H5OH(恒溫，攪拌)→濃縮干燥→冷卻→減壓→過濾→金銀花提取物

1.2.2棉織物預處理

棉織物前處理配方：NaOH25g/L，磷酸三鈉3g/L，亞硫酸鈉2g/L，滲透劑JFC，浴比1:20。

工藝流程：純棉坯布(60℃水潤濕)→浸軋堿液(95℃，二浸二軋，帶液率70%左右)→熱水洗(70℃～80℃，5min，3次)→冷水洗→晾干→剪成20cm×20cm→50℃烘箱(40min)→室溫冷卻，稱重。

1.2.3整理棉織物的工藝路線

6%金銀花提取物+8%多元羧酸溶液+3%次亞磷酸鈉+0.1%滲透劑JFC、1%柔軟劑→恒溫35℃，處理50min(溶解、混合)→整理液→(純棉坯布)恒溫55℃下，攪拌處理60min →在小軋機速度為1.5m/min下一浸二軋處理→80℃下烘10min →蒸餾水清洗→低溫烘干→測試性能。

1.2.4設計正交試驗

根據金銀花主成分綠原酸的理化性質，確定三因素三水平正交試驗如表1。

表1　金銀花提取物制備的因素水平

1.3性能測試

1.3.1織物白度

參照GB/T9338-2008，將試樣疊成四層(織物表面紋路方向盡可能一致，保持織物平整)，在SBDY-I型數字白度儀測試織物白度。

1.3.2斷裂強力

按照條樣法，分別沿經向剪取20cm×5.2cm的試樣，通過拆線使試樣的寬度正好為5cm，在20℃、相對濕度65%的環境下平衡24h。按GB3923/1997標準測試，在電子織物強力機上測試織物斷裂強力，單位牛頓(N)。

強力保持率(%)=整理后強力值/整理前強力值×100%

(1)

1.3.3增重率

處理后織物的增重率按(2)式計算：

增重率=(G1-G2)/G2×100%

(2)

G1：處理后織物干重(g)，G2；處理前織物干重(g)

1.3.4織物折皺回復角

參照GB/T 3819-1997在折皺回復儀(YG541-B型)分別測試織物的折皺彈性回復角(WRA)，并記錄數據。

1.3.5織物抗紫外線性能

參照GB/T 18830-2002，通過91E防紫外線性能測試系統，測試織物的防紫外線性能并記錄相應的UVA和UPF值。

1.3.6耐洗滌測試

洗滌配方：洗衣粉1g/L、浴比1:100配成洗滌液，室溫下皂洗10min，清洗2min，脫水 2min，室溫晾干，為一次洗滌過程，如此反復10次、30次、50次，再測試棉織物的各項性能。

2　試驗部分

2.1金銀花提取工藝的正交試驗

表2　正交試驗結果

表3　正交試驗極差分析

由表2、3可知，四個因素的優水平組合A3B2C3D3為本試驗的最優水平組合，即金銀花提取的最佳工藝條件是C2H5OH質量分數為75%，藥液溫度50℃，金銀花用量為50g，提取時間是1.0h。

2.2金銀花提取物整理棉織物

表4　整理前棉織物性能

以增重率、折皺回復角、斷裂強力、白度、UVA、UPF作為衡量整理成效的考查指標，單因素分析了影響棉織物整理效果的因素：金銀花提取物質量分數、多元羧酸質量分數、次亞磷酸鈉質量分數、整理液溫度、處理時間。

2.2.1金銀花提取物質量分數對各性能的影響

整理液配方：多元羧酸質量分數8%，次亞磷酸鈉質量分數4%，0.1%滲透劑JFC、1%有機硅柔軟劑，浴比1:20，整理液溫度55℃，處理時間60min。不同金銀花提取物質量分數：(2%，4%，6%，8%，10%，12%)。

圖1　金銀花提取物質量分數對增重率的影響

圖3　金銀花提取物質量分數對斷裂強力的影響

圖4　金銀花提取物質量分數對白度的影響

圖5　金銀花提取物質量分數對UVA的影響

圖6　金銀花提取物質量分數對UPF的影響

由圖1-6看出，隨著金銀花提取物質量分數增加，棉織物的增重率和白度略增加，折皺回復角提高，斷裂強力下降，在4%左右抗紫外線性能最佳。因為金銀花中綠原酸經過多元羧酸的聯合作用與棉織物交聯，增重率和抗紫外線性能隨著金銀花提取物質量分數增加有明顯提高，對折皺回復角、白度，斷裂強力影響不顯著。

2.2.2多元羧酸質量分數對各性能的影響

整理液配方：金銀花提取物質量分數6%，次亞磷酸鈉質量分數4%，0.1%滲透劑JFC、1%有機硅柔軟劑，浴比1:20，整理液溫度55℃，處理時間60min。多元羧酸質量分數(2%、6%、8%、10%、12%、14%)。

圖7　多元羧酸質量分數對增重率的影響

圖8　多元羧酸質量分數對WRA的影響

圖10　多元羧酸質量分數對白度的影響

圖11　多元羧酸質量分數對UVA的影響

圖12　多元羧酸質量分數對UPF的影響

上頁圖7-12中可看出，隨著多元羧酸質量分數的增加，棉織物的增重率、折皺回復角有所增加；白度、斷裂強度下降，在8%左右UVA較低、UPF也達到最高。

隨著羧酸質量分數的增加，羧酸基含量增加，酯化反應率也提高，折皺回復角增大。同時羧酸質量分數較低時，棉織物基體上剩余有自由羥基沒有參加與多元羧酸的酯化反應，可能被綠原酸的固定所利用；隨著羧酸質量分數的增加，棉基體上參加交聯的羥基也逐漸增多；但羧酸質量分數超過某一定值時，棉基體上加入反應的羥基已達到飽和，故羧酸質量分數對增重率和折皺回復角效果的影響已不明顯了。隨著多元羧酸質量分數增加，斷裂強力下降，因為棉纖維中交聯鍵的生成限制纖維素大分子鏈在外力作用下的相對滑移，引起應力集中，使斷裂強力下降[8]。8%的多元羧酸處理質量分數，可以獲得較高的增重率、折皺回復角及強力保持率。

2.2.3次亞磷酸鈉質量分數對各性能的影響

整理液配方：金銀花提取物質量分數6%，多元羧酸質量分數8%，0.1%滲透劑JFC、1%有機硅柔軟劑，浴比1:20，整理液溫度55℃，處理時間60min。次亞磷酸鈉質量分數(1%、2%、3%、4%、5%、6%)。

圖13　次亞磷酸鈉質量分數對增重率的影響

圖14　次亞磷酸鈉質量分數對折皺回復角的影響

圖16　次亞磷酸鈉質量分數對白度的影響

圖17　次亞磷酸鈉質量分數對UVA的影響

圖18　次亞磷酸鈉質量分數對UPF的影響

由上頁圖13-18可知，隨著次亞磷酸鈉質量分數增加，織物的增重率增加，折皺回復角增大，斷裂強度下降，白度略增大。而次亞磷酸鈉質量分數4%時，UVA最低、UPF達到最高。根據環酐機理，多元酸相鄰羧基在催化劑的作用下，脫水形成環狀酸酐，再進一步與纖維素分子中的羥基發生酯化反應。

沒有催化劑時，多元羧酸需要在其熔點溫度下才能脫水形成酸酐，由于多元羧酸基之間的氫鍵作用阻礙了在較低溫度下形成環狀酸酐，而加入催化劑后，能消弱分子間的氫鍵作用，而使多元酸形成酸酐的溫度降低[7]。隨著次亞磷酸鈉用量的增加，多元羧酸脫水程度增強，等同于檸檬酸質量分數的增加，所以折皺回復角增加，斷裂強力和白度下降。當次亞磷酸鈉用量過多時，可能會還原部分交聯的酯鍵，使得折皺回復角略有下降[9]。

2.2.4整理液溫度對各性能的影響

整理液配方：金銀花提取物質量分數6%，次亞磷酸鈉質量分數4%，多元羧酸質量分數8%、0.1%滲透劑JFC、1%有機硅柔軟劑，浴比1:20，處理時間60min。改變整理液的溫度： (25℃、35℃、45℃、55℃、65℃、75℃)。

圖19　整理液溫度對增重率的影響

圖20　整理液溫度對WRA的影響

圖22　整理液溫度對白度的影響

圖23　整理液溫度對UVA的影響

圖24　整理液溫度對UPF的影響

從上頁圖19-24可知，隨著整理液的溫度上升，棉織物的增重率增加，折皺回復角在55℃增到最大值。斷裂強度減小，白度增大。而55℃左右的時候，UVA在55℃降到最低、UPF值達到最高。因為整理液溫度提高羧酸酯化反應的程度，有利于增強棉織物的彈性。因此整理液溫度55℃，整理后的織物各項性能較優。

2.2.5整理時間對各性能的影響

整理液配方：金銀花提取物質量分數6%，次亞磷酸鈉質量分數4%，多元羧酸質量分數8%、0.1%滲透劑JFC、1%有機硅柔軟劑，浴比1:20，整理液溫度55℃。改變整理時間： (30min、40min、50min、60min、70min、80min)。

圖25　整理時間對增重率的影響

圖26　整理時間對WRA的影響

圖27　整理時間對斷裂強力的影響

圖29　整理時間對UVA的影響

圖30　整理時間對UPF的影響

圖25-30顯示了整理時間對整理后棉織物各項性能的影響，隨著整理時間的延長，棉織物增重率增加，折皺回復角影響不大。隨著整理時間的增加，斷裂強度和白度變化不明顯。而UVA在60min降到最低，而UPF值在60min達到最大。綜合分析各項性能變化，整理時間為60min時各性能較優。

綜合分析可確定整理效果最佳的工藝為：金銀花提取物質量分數8%，多元羧酸質量分數8%，次亞磷酸鈉的質量分數4%，整理液的溫度為55℃，整理時間60min。

2.3復合整理后純棉織物性能

最優工藝：金銀花提取物質量分數8%，多元羧酸質量分數8%，次亞磷酸鈉的質量分數4%，整理液的溫度為55℃，整理時間60min。整理后純棉織物增重率達12.3%，折皺回復角達172°，斷裂強力保留率為79%，白度62，UVA透過率2.60%，UPF值為74。

表5　整理后棉織物各項性能

由表5可知，整理后棉織物折皺回復角提升率仍有35.72%。隨著洗滌次數的增加，抗皺性能逐漸下降，因為多元羧酸與纖維素纖維形成的酯鍵，在堿性條件下部分水解，使交聯酯鍵含量減少。強力有提高，隨著洗滌次數的增加織物的抗紫外線性能變化不大，洗滌次數50次時，整理后棉織物在此區間的UVA仍然小于5%，UPF也大于30%。由于棉織物經過復合整理后，綠原酸借助多元羧酸的聯合作用，以化學鍵結合在棉纖維上，經50次洗滌后，仍保持較好的抗紫外線性能。

3　結論

本文選取水提取醇沉淀法，用C2H5OH做溶劑，提取金銀花中的綠原酸類物質。然后用檸檬酸、酒石酸、綠原酸等對棉織物進行復合整理，測試棉織物的各項性能，得到結論：

(1)正交試驗獲得金銀花提取最佳工藝為：C2H5OH質量分數75%，溫度50℃，金銀花用量為50g，提取時間是1.0h。

(2)綜合分析得出棉織物整理較優工藝為：金銀花提取物質量分數8%，多元羧酸質量分數8%，次亞磷酸鈉質量分數4%，整理液的溫度為55℃，整理時間60min。

(3)優化工藝復合整理后純棉織物增重率達到了12%，折皺回復角172°，斷裂強力保留率79.12%，白度達62，而抗紫外線性能，UVA透過率2.6%，UPF值74。對整理后的棉織物進行洗滌50次后，棉織物仍保持良好的抗紫外線性能。

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1008-5580(2016)03-0040-08

2016-04-07

安徽農業大學學科骨干培育項目(2014XKPY-55), 安徽省大學生創新訓練項目(201510364049)。

張曉麗(1976-)，女，博士研究生，副教授，研究方向：紡織材料功能化改性。

TS 131.9

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