天然染料大黄防紫外性能的研究

    冯新星 陈建勇 许 丹 (浙江工程学院材料与纺织学院 ,杭州 ,310033)

    张建春 (总后勤部军需装备研究所土兵系统研究中心)

    摘 要:就提纯的天然染料大黄染色性能以及大黄染色后织物的紫外吸收性能进行研究。实验表明大黄染色后的天然纤维织物

    有很好的防紫外特性,大黄的防紫外特性可能与它成分中具有蒽醌衍生物有关。

    关键词:天然染料 大黄 防紫外 机理

    中图分类号:TS 193. 2 文献标识码:A 文章编号:025329721(2004) 0120013203

    浙江省自然科学基金资助,项目编号M503178

    为了避免合成染料对环境的污染及对人体的危

    害 ,人们又开始重视无毒、对人体无刺激、色调别致、具有天然保健功能且与生态环境具有良好相容性的

    天然染料。现代研究发现一些天然染料还具有特殊

    功能如对紫外、红外射线的吸收与反射等。

    大黄色素的主要成分有鞣质和蒽醌衍生物以及

    它们的配糖体。由于大黄特殊的成分及结构,大黄及

    其染色织物将会具有良好的紫外线吸收或反射功能。

    本文就此展开了研究,得到了明确的结果,为用大黄

    染料开发新型功能性纺织品开辟了良好的途径。

    1 实验材料与仪器

    织物:12012 蚕丝双绉 ,30121tex ×36171tex 纯棉

    布。试剂药品:大黄(市购) ,氢氧化钠 ,重铬酸钾 ,氯

    化亚锡 ,硫酸亚铁 ,硫酸铝钾 ,无水碳酸钠 ,氯化钠 ,平平加 O。仪器:Lambda900UVP VisibleP NIR 型积分

    球式紫外光谱仪 ,UV22102PC 型紫外分光光度计 ,XENOTEST150S日晒牢度试验机 ,Y571 染色摩擦牢

    度仪等。

    2 实验方法

    211 色素的提取[ 1]

    称取 3 g 大黄洗净捣碎加水泡 1 夜后 ,煎煮

    10 min后过滤 ,将滤渣加水再煎 20 min ,后将滤液

    合并。

    2. 2 染色工艺条件的选择

    pH值对染色有较大的影响 ,根据文献[2 ] ,选定

    pH值为9左右。

    为了提高上染率 ,对织物采用媒染处理 ,方法参

    见文献[3 ,4]。媒染剂选用 SnCl2、 KAl (SO4 ) 2· 12H2O、K 2Cr2O7、 FeSO4 ,媒染处理选用预媒染。

    2. 3 染色牢度

    皂洗牢度参照 《GBP T 392121997 耐洗色牢度试

    验标准》进行测试;日晒牢度参照《GBP T842721998 纺

    织品耐人造光色牢度标准》进行测试;耐摩擦色牢度

    参照《GBP T 392021997纺织品色牢度试验标准》进行

    测试。

    2. 4 防紫外性能测试

    防紫外性能测试参照 《GBP T 1883022002 纺织品

    防紫外性能》的评定。用紫外光谱仪测其紫外透过

    性 ,用以下公式计算 UPF值。

    UPF =

    6

    λ= 400

    λ= 290

    E(λ)ε(λ)Δ λ

    6

    λ= 400

    λ= 290

    E(λ) T(λ)ε(λ)Δ λ

    式中 , E(λ)为日光光谱辐照度 ,单位为wP nm2;

    ω(λ)为相对的红斑效应; T (λ)为试样在波长为λ

    时的光谱透过率;Δλ为波长间隔 ,单位为 nm。

    3 结果与讨论

    311 大黄染色织物的色牢度

    染色牢度是表征染料质量的关键指标之一。为

    此 ,按选定的最佳染色工艺染色对织物进行了标准

    皂洗色牢度、日晒色牢度、耐摩擦色牢度的测定 ,结

    果见表1。从表 1 中可以看出 ,真丝绸的色牢度比

    纯棉的好 ,这可能与真丝绸与大黄的亲和力比纯棉

    大有关。还有 ,用媒染的织物的皂洗牢度、耐摩擦色

    牢度、日晒牢度等都比直接染好。

    3. 2 大黄染织物的防紫外性能

    根据 GBP T 1883022002 纺织品防紫外性能的评

    定标准 ,样品的紫外线防护系数 UPF > 30 ,且日光

    紫外线UVA 的透过率 T ( UVA) AV < 5 %时 ,可称为

    “防紫外线产品”。本实验检测的大黄染织物的

    UPF和 T( UVA)指标都远远优于该标准。说明天然

    第25卷第1期

    2004年2月

    纺 织 学 报

    Journal of Textile Research

    Vol . 25 ,No. 1

    Feb. ,2004

    ? 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.染料大黄有很好的防紫外功能。

    表1 大黄染色织物的色牢度

    皂洗牢度 耐摩擦色牢度 日晒牢度

    褪色 沾色 干 湿

    直接染 棉

    丝

    2～3

    3～4

    2～3

    3～4

    3～4

    4～5

    3

    4

    3

    3

    铝媒染 棉

    丝

    3

    3～4

    3

    3～4

    4～5

    4～5

    4

    4

    3

    4

    铁媒染 棉

    丝

    3～4

    3～4

    3～4

    3～4

    4～5

    4～5

    4

    4

    变色

    2

    铬媒染 棉

    丝

    4～5

    4～5

    4～5

    4～5

    4～5

    4

    4

    4

    4

    4～5

    锡媒染 棉

    丝

    3～4

    3～4

    3～4

    3～4

    3～4

    4～5

    4

    4

    3～4

    3～4

    从图 1 中 A、 B 曲线可以看出未染丝绸的 UVB

    (280～315 nm)和UVA(315～400 nm)的透过率都很

    高 ,特别是UVA的透过率基本上都大于 50 % ,大黄

    染色之后UVB和UVA的透过率下降到2 %以下;C、D曲线表明未染棉布的紫外透过率也很高 ,但用大

    黄染色后棉布的紫外透过率降到 1 %以下;大黄染

    色涤纶的紫外透过情况见 E、 F曲线 ,从图可以看到

    染色涤纶的紫外透过率大于 5 % ,比天然纤维织物

    的紫外透过率要大。

    A—未染丝绸;B—大黄直接染丝绸;C—未染棉布;

    D—大黄直接染棉布;E—未染涤纶;F—大黄直接染涤纶

    图1 几种织物大黄染色前后的紫外透过率和波长关系图

    用不同媒染剂媒染的大黄染色织物的紫外透过

    率情况见图 2 ,从图中可以看出不同的媒染剂对大

    黄染色织物的紫外透过率影响较小。

    大黄直接染棉布和丝绸的紫外反射情况见图

    3 ,从图中发现棉布和丝绸的紫外反射率都不高 ,大

    黄染色后的棉布反射率低于 20 % ,而大黄染色后的

    丝绸反射率低于10 %。

    3. 3 大黄紫外吸收的机理

    有关大黄的紫外吸收功能还未见报道。大黄色

    素的主要成分有鞣质和蒽醌衍生物以及它们的配糖

    体等。为了确定大黄中吸收紫外的主要成分 ,我们

    选主要成分为蒽醌衍生物的紫胶进行染色实验。实

    验结果表明紫胶染色的棉布也有很好的防紫外性

    能 ,测试结果见图4。由此可推测 ,大黄吸收紫外的

    主要成分可能是蒽醌衍生物 ......