石榴皮色素的提取及其在銅氨纖維染色中的應用

楊 勇

（南通朝日實業有限公司，江蘇 南通 226009）

銅氨纖維具有吸濕、涼爽、抗靜電、懸垂性佳四大功能，一直是內衣和里子布的首選用布。目前，銅氨纖維已從里布推向面料，成為高級套裝的素材。作為面料，具有手感柔軟、光澤柔和、符合環保服飾潮流的特點。

石榴皮性酸、味澀，具有澀腸、止血、殺蟲之功效。石榴皮中含有大量的天然黃色素，人們對天然色素的提取方法做過相關的研究，介紹了天然色素有機溶劑提取法、天然色素堿提取法、天然色素超臨界CO2液體萃取法和微波萃取法[1-3]。目前，國內外對石榴多酚的抗氧化活性以及石榴皮在中藥方面的應用報道較多[4-5]，對石榴皮色素用于羊毛、絲綢、錦綸的染色也有報道[6-8]，但用于銅氨纖維的染色未見報道。

本試驗采用水萃取法提取石榴皮色素，然后對銅氨織物進行染色，并對提取工藝和染色工藝進行了優化，為開發具有抗菌保健功能的綠色紡織品提供技術基礎。

1 試驗

1.1 材料和儀器

織物：銅氨織物（南通三榮實業有限公司）。

藥品：氫氧化鈉、乙醇、冰醋酸、五水合硫酸銅（分析純，西隴化工股份有限公司），石榴皮（南通三越中藥飲片有限公司）。

儀器：PHS-3C精密pH計（上海精密科學儀器有限公司），SHA-C水浴恒溫振蕩器（金壇市恒豐儀器廠），DatacolorSF650測色配色儀[德塔顏色商貿（上海）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James H Heal公司），Y（B）571-Ⅱ型預置式色牢度摩擦儀（溫州大榮紡織儀器有限公司）。

1.2 色素提取

稱取一定量已烘干、粉碎的石榴皮，加入水中，料液比為1∶20，在規定溫度50～100 ℃、pH為5～14的條件下，提取30～120 min，冷卻、過濾，即得提取液。

1.3 染色工藝

1.3.1 直接染色

工藝處方：提取液為50 g/L，溫度為90 ℃，時間為60 min，pH為11，浴比為50∶1。

1.3.2 媒染染色

以硫酸銅為媒染劑，分別采用預媒、同媒和后媒染方法進行染色。

工藝處方：硫酸銅為5 g/L，pH為4～7，溫度為50～100 ℃，時間為20～90 min，浴比為50∶1。

1.4 性能測試

1.4.1 提取液吸光度

用TU-1901雙光束紫外可見分光光度計，將提取液稀釋100倍后，在190～800 nm內進行測定。

1.4.2 染色織物的K/S值

將染色織物疊成8層，用DatacolorSF650測色配色儀，在D65/10°光源下測試，用染色織物最大反射波長處K/S值，表征染色織物的染色深度。

1.4.3 染色牢度

耐摩擦色牢度：根據GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度實驗 耐摩擦色牢度》測定。

耐洗色牢度：根據GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度實驗 耐皂洗色牢度》測定中的B（2）法測定。洗滌條件為50 ℃、45 min。

2 結果與討論

2.1 石榴皮天然色素提取工藝的優化

2.1.1 提取劑pH對提取效果的影響

以水為提取劑，分別用醋酸、氫氧化鈉調節pH，固定料液比為1∶20，在90 ℃條件下提取60 min，得到石榴皮天然色素。按直接染色工藝，采用提取液對銅氨織物進行染色，測定染色織物的K/S值，結果如表1所示。

表1 提取液pH對染色織物K/S值的影響

從表1可以看出，隨著提取液pH的增加，染色織物的K/S值呈增大趨勢。在pH為13時最大，而在pH為14時，染色織物的K/S值最小，可能是因為強堿性對色素造成了破壞，故提取液pH選擇13。

2.1.2 提取溫度對提取效果的影響

固定料液比為1∶20，提取液pH為13，提取時間為60 min，改變提取溫度，按直接染色工藝，采用提取液對銅氨織物進行染色，測得染色織物的K/S值，結果如表2所示。

表2 提取溫度對染色織物K/S值的影響

由表2可知，隨著提取溫度的升高，K/S值逐漸增大，在100 ℃時效果最佳，故選擇提取溫度為100 ℃。

2.1.3 提取時間對提取效果的影響

固定料液比為1∶20，提取液pH為13，提取溫度100 ℃，改變提取時間，按直接染色工藝，采用提取液對銅氨織物進行染色，測得染色織物的K/S值，結果如表3所示。

表3 提取時間對染色織物K/S值的影響

從表3可以看出，隨著提取時間的延長，K/S值呈現增大趨勢，但是時間超過90 min以后，增大趨勢不明顯，故選擇提取時間為90 min。

2.2 石榴皮提取液直接染色的工藝優化

2.2.1 染色pH對染色效果的影響

用氫氧化鈉調節提取液的pH，按浴比50∶1，在染色溫度為90 ℃、染色時間為60 min條件下，對銅氨纖維進行染色，測得染色織物的K/S值，結果如表4所示。

表4 染色pH對染色織物K/S值的影響

由表4可以看出，在染色pH為12.0時，K/S值最大，因此，直接染色的pH選擇12.0。

2.2.2 染色溫度對染色效果的影響

固定浴比為50∶1，染色pH為12，染色時間為60 min，改變染色溫度，測得染色織物的K/S值，結果如表5所示。

表5 染色溫度對染色織物K/S值的影響

由表5可以看出，隨著溫度的升高，K/S值先增大后減小，在染色溫度為80 ℃時最大，因此，選擇染色溫度為80 ℃。

2.2.3 染色時間對染色效果的影響

固定浴比為50∶1，染色pH為12，染色溫度為80 ℃，改變染色時間，測得染色織物的K/S值，結果如表6所示。

表6 染色時間對染色效果的影響

從表6可以看出，隨著染色時間的延長，K/S值逐漸增加，染色時間超過70 min后，K/S值基本不變，因此，直接染色的最佳時間選擇70 min。

2.3 銅鹽媒染工藝的優化

2.3.1 媒染方法對染色效果的影響

用最佳提取工藝下提取的石榴皮提取液，在最佳染色工藝下進行染色，分別采用預媒、同媒、后媒3種方法進行媒染，硫酸銅質量濃度為5 g/L，媒染溫度為80 ℃，媒染時間為60 min，媒染液pH為7，測得媒染染色織物的K/S值，結果如表7所示。

表7 媒染方法對染色效果的影響

由表7可以看出，經媒染染色織物的K/S值均高于未媒染的染色織物。其中，同媒染色的K/S值最大，但是染液不穩定、染色不勻，因此，選用后媒染色方法。

2.3.2 媒染溫度對染色效果的影響

采用后媒染方法，改變媒染溫度，其他條件同“2.3.1”項，測得染色織物的K/S值，結果如表8所示。

表8 媒染溫度對染色織物K/S值的影響

由表8可以看出，隨著溫度的升高，K/S值先增大后減小，80 ℃時的K/S值最大，因此，媒染溫度選擇80 ℃。

2.3.3 媒染液pH對染色效果的影響

媒染溫度80 ℃，其他條件同“2.3.2”項，改變媒染液的pH，測得染色織物的K/S值，結果如表9所示。

表9 媒染液pH對染色效果的影響

從表9可以看出，pH在5～7時，K/S值非常接近。

2.3.4 媒染時間對染色效果的影響

其他條件不變，媒染溫度為80 ℃，媒染液pH為7，改變媒染時間，測得染色織物的K/S值，如表10所示。

表10 媒染時間對染色效果的影響

由表10可知，媒染時間在45～60 min時，K/S值較大。從節能的角度考慮，媒染時間選擇45 min。

2.3.5 媒染前后染色織物的牢度

用最佳提取工藝下提取的石榴皮提取液，在最佳染色工藝下直接進行染色，采用后媒染方法，媒染溫度為80 ℃，媒染液pH為7，媒染時間為45 min，測得媒染前后染色織物的色牢度，結果如表11所示。

表11 媒染前后染色織物的色牢度

由表11可以看出，媒染前后染色織物的耐摩擦色牢度基本沒有變化，而媒染后耐皂洗色牢度中的變色牢度明顯提高，可以滿足服用要求。這是因為媒染后，上染到織物上的色素與媒染劑形成螯合物，降低了溶解度，提高了染色牢度。

3 結語

（1）石榴皮的最佳提取工藝為：液料比為1∶20、提取液pH為13、提取溫度為100 ℃、提取時間為90 min。

（2）銅氨纖維用石榴皮提取液直接染色的最佳工藝為：染色溫度為80 ℃、染色時間為70 min、染液pH為12。

（3）以硫酸銅為媒染劑，采用后媒染法，在pH為5～7、溫度為80 ℃條件下媒染45 min，效果最佳。與未媒染時相比，媒染后的耐摩擦色牢度基本不變，耐皂洗色牢度中的變色牢度明顯提高。