新型草木染材香榧種皮的染色流程設(shè)計(jì)與染色性能探究

謝杭希，朱晨斌，吳淑晶，楊書(shū)暢

（浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽(yáng)學(xué)院，浙江 諸暨 311800）

0 引言

諸暨香榧產(chǎn)業(yè)自古就是地方支柱產(chǎn)業(yè)之一，每年香榧產(chǎn)量冠絕全球，但由此產(chǎn)生的加工廢棄物也是極大量的。為了探究這些廢棄物的用武之地，本文在草木染原料方向?qū)Υ苏归_(kāi)系列實(shí)驗(yàn)，如若成功不僅將可以廢棄物再利用消除香榧企業(yè)一筆不菲的處理費(fèi)，也可以增加香榧行業(yè)整體收入。如果項(xiàng)目可以取得一定成果，香榧廢棄種殼在草木染領(lǐng)域可以得到良好的應(yīng)用，這對(duì)香榧產(chǎn)業(yè)廢棄物變現(xiàn)這一期望來(lái)言絕對(duì)是一件益事。

1 研究背景

伴隨非遺和傳統(tǒng)文化的復(fù)興之風(fēng)，草木染因著其本身的自然綠色屬性，以及其淡雅別致的顏色受到了相當(dāng)一部分人的喜愛(ài)。雖然這些年草木染慢慢的進(jìn)入了群眾的視野，但還有大部分消費(fèi)者對(duì)其不知曉[1-2]。

香榧果的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，以食用為主，但是香榧的種殼卻少有人專門回收使用，單單浙江諸暨趙家鎮(zhèn)2022 年香榧年產(chǎn)量就遠(yuǎn)超五百萬(wàn)公斤，可以想象每年的榧?xì)?huì)有多少被浪費(fèi)。

此項(xiàng)目首先驗(yàn)證“將香榧用作草木染原材料”的可行性，隨后以設(shè)定一套完整的標(biāo)準(zhǔn)化香榧染色流程配方為最終目的，進(jìn)行一系列調(diào)研與實(shí)驗(yàn)。

2 香榧草木染的技藝流程探索

2.1 香榧染液提取流程探索

對(duì)于香榧的種殼以及外層胚乳中的染色成分提取，設(shè)定不同溫度、不同提取部位以及不同的萃取溶劑等條件下對(duì)于香榧染色成分提取效率的影響。

2.1.1 各種溶劑對(duì)于香榧染料提取度的影響

此次實(shí)驗(yàn)分為兩組進(jìn)行，將香榧種殼、胚乳按照質(zhì)量比2∶1配比后分別用水和酒精萃取，根據(jù)萃取液對(duì)于不同布料的染色上色程度來(lái)確定溶劑對(duì)香榧染色物質(zhì)的提取程度。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）首先稱量香榧種殼與外層胚乳混合物共500 g 兩份，分別標(biāo)記為1、2 號(hào)。

（2）將1 號(hào)混合物與5 000 mL 水混合加熱，加熱溫度為70 ℃，時(shí)長(zhǎng)3h，加熱完成后濾出染液，降溫至60 ℃開(kāi)始保溫，標(biāo)記為1 號(hào)染液；2 號(hào)混合物與無(wú)水乙醇5 000 mL 混合均勻后放入恒溫加熱爐恒溫70 ℃，萃取3 min 后濾出，標(biāo)記為2 號(hào)染液。

（3）分別配置三份濃度為1%的硫酸銅、明礬、硫酸亞鐵媒染劑1 L 備用，布料選擇棉綸（化纖）混紡，亞麻與純棉三種面料，首先放置于熱水中脫漿漂洗十分鐘。

（4）將三組染液分別量取300 mL 倒入容器，再加入裁切好的面料（10 cm×10 cm）浸染10 min，取出，分別放入三組媒染劑液體，靜置媒染10 min，取出漂洗陰干。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酒精提取染液（2 號(hào)）的染色能力不及水提取組（1 號(hào)），所以香榧中染色成分對(duì)于水的溶解度大于對(duì)乙醇的溶解度，如要以香榧為染材進(jìn)行染色，則用水作為溶劑進(jìn)行染液提取更加適宜。

2.1.2 香榧不同部位染色差別

此實(shí)驗(yàn)以染液萃取部位作為變量，探究香榧果不同部位的色素含量。以1 kg∶5 L 萃取濃度、60 ℃染色溫度、染色時(shí)間60 min、媒染時(shí)間20 min、浴比大于30∶1 為定量，進(jìn)行香榧外胚乳和種殼的染色實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）分別稱取1kg 香榧黑色外胚乳和種殼，以1kg∶5L濃度進(jìn)行染液提取，提取完成后將染液恒溫至60 ℃；

（2）準(zhǔn)備純棉面料，配制1%濃度的硫酸銅、明礬、硫酸亞鐵媒染劑；

（3）布料進(jìn)行染色，浴比大于30∶1，染色完成后媒染、漂洗晾干。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出香榧黑色外胚乳的色素含量遠(yuǎn)高于種殼，而且染色色相和飽和度都優(yōu)于種殼。后續(xù)染色可以優(yōu)先選擇外胚乳作為色素提取原料。

2.2 香榧染色工藝嘗試

2.2.1 媒染劑的選擇

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）染色溶液萃取選用比例為1 kg∶10 L 的水溶劑萃取法提取。首先稱取2 kg 香榧外層胚乳，并與20 L 水混合后開(kāi)始加熱，加熱時(shí)間為3 h，待其濾出液降溫至60 ℃后保溫，待用。

（2）媒染劑溶液的配制：分別稱取KAl(CuSO4)（明礬）、CuSO4（硫酸銅、藍(lán)礬）、CuSO4（硫酸亞鐵、綠礬）、檸檬酸各20 g、純堿5 g，分別與2 000 mL 純凈水混合配置成溶液，待用。

（3）將純棉布裁切成5 cm×7 cm 的小塊，分為六組，每組兩塊；同時(shí)放入沸水中脫漿10 min。脫漿完成后同時(shí)放入60 ℃的染液中，染色30 min；然后撈出，六組分別投入六種媒染劑溶液中，混合均勻，媒染十分鐘。結(jié)束后漂洗。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明香榧外胚乳染色主要呈棕色系，不同的媒染劑可以給榧染織物帶來(lái)不同的色相偏好，其中鐵媒組明顯表現(xiàn)出藍(lán)黑色的顏色傾向。

2.2.2 受染物、溫度對(duì)織物上染率的影響

（1）將染液分成六份，分別設(shè)置變量為絲綢室溫、亞麻0 ℃、亞麻室溫、亞麻60 ℃、亞麻90 ℃；每份染液為45 mL，置入五十毫升離心管中，分別編號(hào)為S1、C0、C1、C2、C3、Y；

（2）用熱水對(duì)亞麻布、真絲（14 cm×10 cm 規(guī)格）進(jìn)行脫漿處理，冷卻擰干稱重后同時(shí)放入離心管內(nèi)，40 min 后取出布料，擰干，余液放回原離心管，稱重對(duì)比；

（3）對(duì)離心管進(jìn)行離心，并以Y 的上清液為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定吸光曲線，測(cè)得最大吸收波長(zhǎng)λmax，而后分別以λmax 測(cè)定2-6 號(hào)的吸光度，依次得到數(shù)值（稀釋定容操作省略）[3]。

*平均吸光度：指去除誤差和無(wú)效數(shù)據(jù)后的吸光度平均值。

*上染率E=（1-10×染后吸光度/10×染前吸光度）×100%

表1 溫度與面料對(duì)香榧染上染率影響檢測(cè)結(jié)果表

綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境和操作便利程度，認(rèn)為最優(yōu)染色溫度為約15～30 ℃的室溫環(huán)境。

2.2.3 染料上染率曲線

染色溶液萃取選用比例為1 kg∶10 L 的水煮法提取。首先稱取2 kg 香榧外層胚乳，與20 L 水混合后開(kāi)始加熱，加熱時(shí)間為3 h，待其濾出液降溫至60 ℃后保溫待用。

實(shí)驗(yàn)步驟（后媒染法）：

（1）將染液分成六份，分別設(shè)置時(shí)間梯度為0、5、10、20、40、80 min；每份染液為45 mL，置入五十毫升離心管中，分別編號(hào)為1-6；

（2）用熱水對(duì)亞麻布（14 cm×5 cm 規(guī)格）進(jìn)行脫漿處理，冷卻擰干后同時(shí)放入編號(hào)2-6 的離心管內(nèi)，每5，10，20，40，80 min依次取出布料，擰干，余液放回原離心管，稱重；

（3）對(duì)1-6 號(hào)離心管進(jìn)行離心，并以1 號(hào)上清液為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定吸光曲線，測(cè)得最大吸收波長(zhǎng)λmax，而后分別以λmax 測(cè)定2-6 號(hào)的吸光度，得到A2-A6 數(shù)值（稀釋定容操作省略）；

實(shí)驗(yàn)步驟（前媒染法）：

（1）將染液分成六份，分別設(shè)置時(shí)間梯度為0、5、10、20、40、80 min；每份染液為45 ml，置入50 mL 離心管中，分別編號(hào)為a1-a6；

（2）用熱水對(duì)亞麻布（14 cm×5 cm 規(guī)格）進(jìn)行脫漿處理，然后放入硫酸銅溶液中浸泡10 min，冷卻擰干后同時(shí)放入編號(hào)a2-a6 的離心管內(nèi)，每5，10，20，40，80 min 依次取出布料，擰干，余液放回原離心管，稱重；

（3）對(duì)a1-a6 號(hào)離心管進(jìn)行離心，并以a1 上清液為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定吸光曲線，測(cè)得最大吸收波長(zhǎng)λmax=245 nm，而后分別以λmax 測(cè)定a2-a6 號(hào)的吸光度，得到B2-B6 數(shù)值（稀釋定容操作省略）；

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明前媒染法的上染峰值要比后媒染法提前，在不考慮污染染液的情況下可以有效縮短染色時(shí)間提高染色效率。

2.3 香榧草木染各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)試以及分析

2.3.1 染色織物色牢度實(shí)驗(yàn)分析

通過(guò)寄送第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，得到香榧染制品色牢度檢測(cè)數(shù)據(jù)如下：

（1）拼接互染色牢度（GB/T 31127-2014）4-5 級(jí)，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）耐光色牢度（GB/T 8427-2019）第一階段4 級(jí)，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（3）耐干洗色牢度（GB/T 5711-2015）4-5 級(jí)，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（4）耐摩擦色牢度（GB/T 3920-2008）干摩擦4 級(jí)，濕摩擦3級(jí)，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（5）耐汗?jié)n色牢度（GB/T 3922-2013）3-4 級(jí)，符合標(biāo)準(zhǔn)。

綜合檢測(cè)結(jié)果，香榧染制品在各類色牢度檢測(cè)中均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，由此可見(jiàn)香榧染可以作為成熟的染色織物產(chǎn)品向外推廣，也證明了香榧染的可行性、實(shí)用價(jià)值[4-5]。

2.3.2 染織成品的有效成分含量

測(cè)定原理：在堿性亞硝酸鹽溶液中，類黃酮與鋁離子形成在510nm 處有特征吸收峰的紅色絡(luò)合物，測(cè)定樣品提取液在510 nm處的吸光值，即可計(jì)算樣品類黃酮含量。

表2 植物類黃酮含量測(cè)定結(jié)果表

測(cè)定結(jié)果表明香榧外胚乳有效成分含量明顯高于種殼，且在絲織物棉織物和麻織物中都有相對(duì)不錯(cuò)的有效成分含量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，我們得到如下的最優(yōu)香榧染色流程結(jié)果：香榧染液提取選擇以水作為溶劑，采用水煮法，香榧外胚乳與水質(zhì)量比控制為1∶10，水煮時(shí)間2～3 h。將織物置于熱水中脫漿漂洗30 min，隨后在室溫環(huán)境下浸入香榧染液，浴比控制在1∶30，pH 酸堿度控制在7，染色時(shí)間1 h 后置于1%明礬溶液中固色20 min 即可得到棕紅色的染織物，如果想調(diào)整染織物色相可以將染后面料放于1%硫酸銅或硫酸亞鐵溶液中即可得到棕黃色和藍(lán)灰色的香榧染織物，由此得到的織物在室外、貼身穿著環(huán)境中都可以擁有不錯(cuò)的色牢度性能。