紫甘藍(lán)天然染料的提取及對(duì)羊絨纖維的染色性能研究

李志剛，張東海

（1.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江紹興 312000；2.浙江新建紡織有限公司，浙江紹興 312000）

隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，消費(fèi)者對(duì)紡織品的要求也向天然與環(huán)保方向發(fā)展［1］，對(duì)生態(tài)紡織品的研發(fā)逐漸成為熱點(diǎn)。天然染料有諸多優(yōu)點(diǎn)：來源廣泛、無毒、溫和、易降解［2-4］、色澤柔和、環(huán)境兼容性良好、藥物保健性良好等，受到越來越多的青睞［5-6］。穿著天然色素染色的服飾更能滿足人們追求時(shí)尚、個(gè)性化和多樣化的需求［7］。

從蔬菜和水果中提取天然食用色素在食品加工業(yè)中已有廣泛應(yīng)用［8］。紫甘藍(lán)又稱紅甘藍(lán)、紫洋白菜或紫茴子白，俗稱紫包菜，十字花科、蕓薹屬甘藍(lán)種中的一個(gè)變種，結(jié)球甘藍(lán)中的一個(gè)類型。由于外葉和葉球呈紫紅色，故稱為紫甘藍(lán)，也叫紫圓白菜。目前該色素在紡織品染色方面的應(yīng)用還極少。

山羊絨具有許多優(yōu)良特性，例如纖維細(xì)度細(xì)且卷曲度高，纖維之間的抱合力較好，制作的紡織品保暖性優(yōu)良［9］。本實(shí)驗(yàn)從紫甘藍(lán)中有效提取天然色素應(yīng)用于羊絨纖維染色，探討紫甘藍(lán)天然色素的提取工藝和對(duì)羊絨的染色工藝，旨在拓展植物天然色素對(duì)蛋白質(zhì)纖維染色的研究領(lǐng)域。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料和儀器

材料：清河山羊絨（白絨，纖維細(xì)度15.3 μm，纖維長度34.4 mm）。

試劑：紫甘藍(lán)（市購食品），硫酸鋁（分析純）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 紫甘藍(lán)色素提取

取一定量紫甘藍(lán)，撕碎后稱取50 g，按照料液比1∶20 加入1 L 蒸餾水，加熱浸泡，設(shè)定加熱提取溫度為25～95 ℃，提取時(shí)間為30～90 min，所得浸泡液經(jīng)濾紙過濾得提取液，待用。

1.2.2 羊絨纖維染色

采用媒染法染色，首先取紫甘藍(lán)提取液，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，用水稀釋配制紫甘藍(lán)染液（浴比1∶50），然后分別加入滲透劑Albegal FFA-01 和勻染劑Albegal B，再加入硫酸鋁媒染劑，將潤濕的羊絨纖維投入染杯中進(jìn)行染色。

1.3 測(cè)試［10］

上染率：采用分光光度計(jì)測(cè)定吸光度并確定紫甘藍(lán)最大吸收波長，再分別測(cè)定羊絨纖維染液以及染后殘液的吸光度。上染率=(1-Ai/A0)×100%，其中：A0為染液的吸光度，Ai為染后殘液的吸光度。

染色牢度：參照GB/T 3921—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)驮硐瓷味取罚捎媚拖瓷味仍囼?yàn)儀測(cè)定耐皂洗色牢度；參照GB/T 3920—2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取罚捎媚Σ晾味葍x測(cè)定耐干摩擦色牢度。

斷裂強(qiáng)力與伸長率：參照GB/T 4711—1984《羊毛單纖維斷裂強(qiáng)力和伸長試驗(yàn)方法》，采用單纖維強(qiáng)力儀進(jìn)行測(cè)定。

超聲心動(dòng)圖檢查糾正初步診斷：臨床誤診主動(dòng)脈夾層動(dòng)脈瘤為急性心肌梗死2例，均經(jīng)動(dòng)脈造影證實(shí)；肥厚型心肌病、急性肺動(dòng)脈栓塞誤診為急性心肌梗死各1例，1例急性心肌梗死被誤診為急性肺動(dòng)脈栓塞。

2 結(jié)果與討論

2.1 色素提取條件對(duì)羊絨纖維染色性能的影響

固定染色工藝條件：紫甘藍(lán)提取液用量60%，溫度95 ℃，時(shí)間60 min，同浴法媒染劑硫酸鋁用量2 g/L。

2.1.1 提取時(shí)間

由圖1 可知，隨著提取時(shí)間延長，上染率呈增大趨勢(shì)，其中提取時(shí)間為30～60 min 時(shí)，上染率上升較快，紫甘藍(lán)色素隨時(shí)間延長快速溶解到水溶液中，提取液色素濃度提高較快。超過60 min 以后，上染率變化不明顯，基本趨于平穩(wěn)，說明提取時(shí)間達(dá)到60 min后，紫甘藍(lán)色素基本不再溶解到提取液中。考慮到生產(chǎn)成本，紫甘藍(lán)色素提取時(shí)間60 min較為合理。

圖1 提取時(shí)間對(duì)染色性能的影響

2.1.2 提取溫度

提取溫度對(duì)染色性能的影響見圖2。

圖2 提取溫度對(duì)染色性能的影響

由圖2 可知，隨著提取溫度升高，上染率呈增大趨勢(shì)，其中提取溫度為25～65 ℃時(shí)，上染率上升較快，紫甘藍(lán)色素隨提取溫度升高快速溶解到水溶液中，提取液色素濃度提高較快。65 ℃以后，上染率變化不明顯，基本趨于平穩(wěn)，說明提取溫度達(dá)到65 ℃后，紫甘藍(lán)色素基本不再溶解到提取液中。考慮到生產(chǎn)成本，紫甘藍(lán)色素提取溫度65 ℃較為合理。

2.2 染色條件對(duì)羊絨纖維染色性能的影響

2.2.1 紫甘藍(lán)提取液用量

由圖3 可知，隨著紫甘藍(lán)提取液用量的增加，上染率呈增大趨勢(shì)，其中紫甘藍(lán)提取液用量為10%～60%時(shí)，上染率上升較快，之后上染率上升趨緩，當(dāng)提取液用量達(dá)到80%以后，上染率變化不再明顯，基本趨于平穩(wěn)。考慮到生產(chǎn)成本，紫甘藍(lán)提取液用量80%較為合理。

圖3 紫甘藍(lán)提取液用量對(duì)染色性能的影響

2.2.2 染色溫度

由表1 可知，當(dāng)染色溫度升高時(shí)，上染率呈快速上升態(tài)勢(shì)；當(dāng)染色溫度達(dá)到75 ℃后，上染率增加趨于平穩(wěn)，但斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長率明顯下降，說明羊絨纖維潛在損傷增加。斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長率保持在2.4 cN 和13%以上時(shí)適合羊絨粗紡加工。因此，染色溫度控制在75 ℃較為合理。

表1 染色溫度對(duì)染色性能的影響

2.2.3 染色時(shí)間

由表 2 可知，染色時(shí)間為 40～60 min 時(shí)，上染率上升較快，而機(jī)械性能呈下降態(tài)勢(shì)，說明染色時(shí)間對(duì)羊絨纖維染色性能有較大影響；當(dāng)染色時(shí)間延長到60 min 以后，上染率上升趨于平穩(wěn)，機(jī)械性能則快速下降，說明隨著染色時(shí)間延長，羊絨纖維受到長時(shí)間潛在損傷，直接影響到斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長率，對(duì)后續(xù)紡紗制成率產(chǎn)生較大影響。因此染色時(shí)間選擇60 min較為合理。

表2 染色時(shí)間對(duì)染色性能的影響

2.2.4 媒染劑用量

由圖4 可知，當(dāng)硫酸鋁用量增加時(shí)，上染率快速增大，硫酸鋁用量達(dá)到3 g/L 后，增大趨勢(shì)趨于平穩(wěn)，上染率可達(dá)66%左右；綜合考慮生產(chǎn)成本，建議媒染劑用量設(shè)定為3 g/L。

圖4 媒染劑用量對(duì)染色性能的影響

2.2.5 媒染方法

媒染方法對(duì)染色性能的影響見表3。

表3 媒染方法對(duì)染色性能的影響

從表3 可知，預(yù)媒染的上染率最高；后媒染的色牢度最理想，但機(jī)械性能下降明顯；同浴媒染的上染率與色牢度介于二者之間，機(jī)械性能比預(yù)媒染和后媒染好，預(yù)媒染與后媒染需要經(jīng)二次高溫處理，可能對(duì)纖維帶來額外損傷。考慮羊絨纖維后續(xù)粗紡工藝質(zhì)量要求與制成率，采用同浴媒染更為合理。

3 結(jié)論

（1）紫甘藍(lán)色素提取最佳工藝條件：提取時(shí)間60 min，提取溫度65 ℃。

（2）最佳染色工藝條件：媒染劑用量3 g/L，紫甘藍(lán)提取液用量80%，溫度75 ℃，時(shí)間60 min，采用同浴媒染法染色，上染率可達(dá)65%左右，色牢度均能達(dá)到4 級(jí)，羊絨染色后纖維的斷裂強(qiáng)力達(dá)到2.5 cN，斷裂伸長率達(dá)到16%以上，符合羊絨粗紡生產(chǎn)的質(zhì)量要求。