全 文 ：关本清,陈国强
(苏州大学材料工程学院,江苏苏州 215021)
摘 要: 以丙酮/水为溶剂制备了薯莨提取液,探讨了 Fe2+、Ti4+、Sn4+对提取液在紫外及可见光区吸收的影响.分别以 3种金属
离子对提取液处理真丝织物做后处理,结果显示:Sn4+做后处理与提取液处理真丝织物得到的颜色基本相同,色相在红黄之间;Ti4+后处
理使试样偏黄光明显增强;经 Fe2+后处理颜色最深,试样呈黑色.金属离子的后处理,提高了提取液处理真丝织物的色牢度.3种离子的
后处理不同程度地降低了透气量和透湿量,在悬垂性风格方面,基本维持了提取液处理试样的效果,提高了织物的柔软性.经提取液的
处理,真丝织物的紫外透过率大大降低.金属离子的后处理,进一步提高了织物的紫外屏蔽性能,其中以 Ti4+的后处理最为突出.经测试,
后处理对真丝的内部结构没有影响.
关键词: 薯莨;真丝;天然;金属离子
中图分类号:TS195.9 文献标识码:B 文章编号:1004-0439(2007)10-0040-04
Fe2+、Ti4+、Sn4+对薯莨提取液处理
真丝织物的影响
InfluencesofFe2+,Ti4+ andSn4+ onthesilkfabrictreatment
withdioscoreacirrhosaextract
GUAN Ben-qing,CHEN Guo-qiang
(Col.Mater.Eng.,SuzhouUniv.,Suzhou215021,China)
Abstract:Dioscoreacirhosaextractwasobtainedwithacetoneandwaterasthesolvents.Theinfluences
ofFe2+,Ti4+andSn4+ontheabsorbanceoftheextractintheuvandvisiblelightrangeswereinvestigated.Three
metalionswereusedtopost-treatthesilkfabricstreatedwiththeextract,andtheresultsdemonstratedthat
Sn4+post-treatmentyieldedthebasicalysamecolorsasthosefromtheextracttreatment(theshadebeingbe-
tweenredandyelow).TheTi4+post-treatmentresultedinobviouslystrengthenedshiftingtoyelowofthesam-
ples,andthatwithFe2+resultedinthedarkestcolors(thesampleswereblack).Themetalionpost-treatmentin-
creasedthecolorfastnessofthefabricstreatedwiththeextract.Thepost-treatmentwiththe3metalionsde-
creasedtheairandmoisturepermeabilitytodiferentdegrees.Astothedrapingstyle,theresultfrom theex-
tracttreatmentwassubstantialyretained.Thesoftnesswasimproved.TheUVtransmitanceratewaslargely
decreasedwhenthesilkfabricsweretreatedwiththeextract,andthemetalionpost-treatmentimprovedfur-
thertheUVshieldingabilityofthesilkfabrics,Ti4+post-treatmentbeingthemostadvancedoneamongthe
three.Thetestsshowedthattheinnerstructureofthesilkwasnotafected.
Keywords:dioscoreacirhosa;silk;natural;metalions
收稿日期:2007-01-30
作者简介:关本清(1982-),男,湖南怀化人,在读硕士,研究方向是天然产物对真丝织物的着色与改性.
薯莨对真丝织物的处理起源于广东纯丝绸传统
工艺名品“香云纱”.它是经过富含胶质、单宁的薯莨
汁液的反复浸渍,然后涂刷富含铁质的河泥,得到表
黑里棕,通透凉爽的天然真丝制品.[1]本试验以丙酮/水
印 染 助 剂
TEXTILEAUXILIARIES
Vol.24No.10
Oct.2007
第 24卷第 10期
2007年 10月
10期
为溶剂制备了薯莨提取液[2],并在一定工艺条件下处
理真丝织物,然后分别以 Fe2+、Ti4+、Sn4+做后处理,比较
Fe2+、Ti4+、Sn4+对薯莨提取液处理真丝织物的影响.
1 试验
1.1 材料及仪器
11206脱胶电力纺,薯莨块茎.Ti(SO4)2(化学纯),
SnCl4·5H2O、FeSO4·7H2O(分析纯).
仪器:IR-12SM型红外试色机(台湾瑞比染色试机
有限公司),岛津 UV-2550型紫外可见光分光光度计
(日本岛津公司),UltraScanXE型测色仪(美国 Hunter-
Lab公司),WashtecPA212+12型水/干洗色牢度仪(英
国罗切斯国际公司),Model670型手动式摩擦色牢度
仪(英国JamesH.Heal公司),AtlasXenoTestAlpha型日
晒牢度试验机(SDL-Atlas公司),YG(L)811-DN型织物
动态悬垂性风格仪(山东省纺织科学研究院测控技术
开发中心),LabsphereUV-1000F型纺织品抗紫外因
子测试仪(美国Labsphere公司),YG(B)461D型数字式
织物透气仪、YG(B)216-Ⅱ型织物透湿量仪(温州大荣
纺织仪器有限公司),D/Max-ⅢC型X-射线衍射仪(日
本理学电机株式会社),NICOLET5700型傅立叶红外
光谱仪(美国热电公司).
1.2 薯莨提取液的制备
去皮粉碎薯莨块茎,按 20∶1(溶剂溶质比)称取一
定质量的薯莨粉末、60%丙酮水溶液,在 60℃下恒温
浸提 2h.静置,沉淀过滤后,减压蒸馏回收丙酮,得提
取液,5℃以下冷藏备用.
1.3 处理工艺
提取液浓度取 1/2X(原提取液浓度为 X),浴比为
1∶50,pH值不变(维持其弱酸性环境),将待处理真丝织
物于90℃下恒温振荡75min.然后分别经各金属离子
溶液对其后处理(Sn4+处理是试样直接在 60℃下恒温
处理 30min;Ti4+和 Fe2+处理是先在 30℃下处理 15
min,再以3℃/min升温至80℃继续处理30min).
1.4 测试
紫外及可见光谱:在紫外可见分光光度计上读取
相应波长范围的光谱;颜色特征值:在测色仪上读取
试样各颜色特征值 L*、a*、b*、△E*、C*、h*.测色光源
为 D65光源,10°视角,每块试样 4折,读取 4次,取平均
值;耐皂洗色牢度:按 GB251-1995测试;耐摩擦色牢
度:摩擦头压力为 9N,在试样上沿着 10cm长的轨迹
作往复直线摩擦 10次,按 GB251-1995测试,用沾色
和灰色样卡分别对试样的干湿耐摩擦牢度评级;耐日
晒牢度:按照 AATCCTM16-2003方法 16评级;悬垂
性:通过织物动态悬垂性风格仪读取静态悬垂系数、动
态悬垂系数、波纹数、活泼率、美感系数及硬挺度系
数,动态测量时,电机转速取 50r/min;透气量:在织物
透气仪上,按 GB/T5453-97进行测定;透湿量:采用透
湿杯法,按照 GB/T12704-91测定;紫外透过率:在纺
织品抗紫外因子测试仪上读取试样在250~450nm的
紫外透过率、在UVA及UVB波段的总透过率T(UVA)
和 T(UVB)及紫外辐射防护系数 UPF(UltravioletPro-
tectionFactor);傅立叶变换红外光谱(FT-IR):将样品碾
成粉末,以 KBr压片法制样,在傅立叶红外光谱仪上
读取图谱;广角 X-射线衍射(WAXD):将样品碾成粉
末,在 CuK#(λ=0.1542nm)、等电压 40kV、等电流30
mA、2θ从5°~45°条件下进行扫描(扫描速度2°/min).
2 结果与讨论
2.1 对提取液紫外吸收的影响
取提取液10mL,加去离子水定容至100mL,配制
成标准提取液.分别加入各金属盐,使 Fe2+、Ti4+、Sn4+在
标准液中浓度均为 0.1mol/L,静置 24h,使络合物充
分沉淀后,取上层澄清溶液,测其吸光度.在可见光区
的吸收光谱见图1.将加入Fe2+、Ti4+的溶液稀释20倍,
加入 Sn4+溶液稀释 2倍后测其吸光度,得到紫外吸收
的特征峰光谱,见图2.
关本清等:Fe2+、Ti4+、Sn4+对薯莨提取液处理真丝织物的影响 41
印 染 助 剂 24卷
由图 3~5看出,Sn4+做后处理,K/S最大值出现在
470nm处,随着锡盐用量的增加,K/S值逐渐降低.用量
在8%(owf)时K/S呈最低值,之后又回升.Fe2+做后处理,
K/S最大值出现在510nm处,随着用量的增加,K/S值
逐渐升高.即使增加到 15%(owf),仍然呈增长趋势.Ti4+
做后处理,K/S最大值在 390nm处,随着用量的增加,
K/S值升高,12%(owf)时达到最高.
2.3 对处理真丝织物颜色及色牢度的影响
由表1可知,Sn4+后处理,与提取液处理试样在颜
色上基本保持一致,明度和彩度略有提高.Ti4+后处理,
a*略有下降,b*明显增大,说明试样偏黄光显著增强,
得到的试样C*值最大,说明色彩最鲜艳;同时,对薯莨
提取液处理真丝织物的增重率最高.Fe2+后处理对颜
色的改变最明显,所得试样颜色最深,呈略偏红光的深
黑色.
由表2可知,处理后试样有良好的耐摩擦及沾色
牢度.提取液处理的试样,变色牢度为 2级,经后处理
都有提高,Fe2+后处理改善最大,提高至3~4级.薯莨提
取液处理的真丝织物在持续的日光辐射下易引起色
变,经Fe2+和Ti4+后处理,牢度稍有提高,但仍然比较低,
达不到理想的耐日晒效果.
2.4 对透气量和透湿量的影响
表3结果表明,提取液处理本身没有影响织物的
透气量,金属离子后处理使纱支变粗和织物结构紧密
度增加,透气量有不同程度的下降,其中以 Ti4+后处理
影响最大;Fe2+后处理没有影响试样的透湿量,Ti4+和
Sn4+后处理略有降低,以Sn4+后处理降低最明显.
2.5 对悬垂性风格的影响
由表 4可知,提取液处理织物,柔软性提高,悬垂
系数下降,真丝织物的悬垂效果增加.金属离子的后处
表 3 透气量及透湿量测试结果
金属离子 透气量/(L·m-2·s-1) 透湿量/(g·m-2·d-1)
空白 815 12420
Ti4+ 517 11540
810 12450
Fe2+ 676 12840
Sn4+ 634 10900
表 1 经处理试样的颜色特征值及增重率
金属离子 L* a*
59.37 17.17
Sn4+ 60.70 18.14
Ti4+ 57.54 16.23
Fe2+ 33.31 4.34
h*
增重率
/%
49.60 7.52
50.36 7.27
59.60 9.22
20.52 8.29
b*
20.17
21.89
27.66
1.62
△E* C*
40.29 26.48
40.28 28.42
44.61 32.07
59.78 4.63
表 2 经处理试样的色牢度测试结果
沾色
Sn4+ 4~5
Fe2+ 4
耐日晒
色牢度
1
3
4~5 4
4~5 4~5
沾丝
4 4 4~5 1
Ti4+ 4~5 3 3~4 3
4~5
4~5
沾棉
4~5
4~5
金属离子
耐洗色牢度
变色
3
3~4
2
2~3
耐摩擦色牢度
干 湿
级
图 2显示提取液最大吸收波长 λmax在 278nm
处,与黄烷醇类多酚的紫外吸收特性相符.[3]Fe2+的加入
基本没有改变提取液的紫外吸收特征,峰形基本相同,
λmax也在278nm.加入Sn4+后,λmax仍在 278nm,但峰形
明显改变,波峰不明显,说明Sn4+的加入削弱了提取液
的紫外吸收强度.Ti4+对提取液的紫外吸收影响显著,
λmax向低波长方向移动,出现在 274nm处.由图 1可
知,提取液在 400~500nm有较强吸收,显红棕色.Sn4+
没有改变提取液的颜色.Ti4+加入后吸收增强,颜色更
为鲜艳.Fe2+对提取液颜色改变最大,在整个可见光区
吸收曲线平坦,颜色最深,呈黑色.
2.2 金属离子用量对K/S值的影响
为讨论 3种金属离子对薯莨提取液处理真丝织
物的影响,分别以不同用量做后处理,结果见图3~5.
42
10期
理基本维持了提取液处理带来的改善,Ti4+稍有影响,
Fe2+和Sn4+后处理保持了悬垂系数降低的趋势.织物经
过提取液处理,由于增重和柔软度的提高,活泼率明显
下降,Ti4+后处理略有回升.处理后织物的美感系数稍有
下降.
2.6 对紫外透过率的影响
真丝面料有优良的吸水亲肤性能,常用作炎热夏
季的服饰,但对紫外的低屏蔽确是美中不足.由图 6可
知,未经处理的真丝织物在 UVA(320~400nm)及 UVB
(290~320nm)两个波段的紫外透过率都比较高,分别
是 39.51%和 19.96%.经薯莨提取液处理的试样对紫
外线的屏蔽大大提高,UVA和 UVB的透过率分别下
降至13.22%和8.24%;经 Sn4+后处理基本保持在相同
水平;Fe2+后处理使 UVA和 UVB透过率分别下降至
7.94%和 6.07%,Ti4+后处理使 UVA和 UVB的透过率
分别为5.67%和4.63%,紫外线透过率进一步降低.经
Ti4+后处理的试样,紫外屏蔽效果最高,而且织物抗紫
外因子UPF值达到了21.4,已经具备了一定的抗紫外
辐射功能.
2.7 对真丝结构的影响
图7反映了丝素蛋白的特征吸收峰,如酰胺Ⅰ的
无规卷曲结构特征峰 1651.7cm-1和酰胺Ⅱ的 β折
叠结构特征峰1514.9cm-1.经过薯莨提取液处理后稍
向低波数方向移动,酰胺Ⅰ以及Ⅱ的特征峰分别移至
1641.4cm-1和1514.1cm-1.金属离子后处理增强了一
些特征峰的吸收,并在指纹区出现了一些新的吸收峰,
表明真丝织物经处理后丝素分子构象中的无规卷曲
结构具有向β折叠结构转变的倾向.
由图8可知,未处理真丝X-射线衍射特征峰 1,2
衍射角分别是9.23°和20.63°,经过提取液处理后分别
是 9.18°和 20.68°,金属离子后处理也几乎没有变化,
并且曲线整体都很近似.这表明处理前后真丝结晶结
构没有发生变化,晶区几乎没有受到影响,提取液的
处理及金属离子的后处理改变的只是真丝纤维的无
定形区.
3 结论
金属离子后处理的作用:(1)不同程度地改变了薯
莨提取液处理真丝织物的颜色,并能提高色牢度;(2)降
低了提取液处理织物的透气量和透湿量;(3)降低了真
丝织物的紫外透过率,其中影响最大的是 Ti4+后处理,
UPF值提高到21.4;(4)对真丝内部结构没有影响.
参考文献:
[1] 吴浩亮.漫话莨纱绸[J].丝绸,1999,16(7):41-42.
[2] 熊晓燕,陈曼群,黎碧娜.从薯莨中提取单宁的最佳工艺条件研究
[J].广东工业大学学报,1998,15(增刊):35-39.
[3] 孙达旺.植物单宁化学[M].北京:中国林业出版社,1992.38.
表 4 悬垂性风格测试结果
金属
离子 静态
Fe2+ 37.08
空白 44.39
Sn4+ 37.11
硬挺度
系数
52.70
45.38
45.35
活泼率
/%
美感
系数
25.22 28.48
7.74 24.82
7.15 24.80
波纹数
静态 动态
6 4
5 5
5 5
37.90 46.197.98 25.396 7
Ti4+ 38.13 5 6 9.41 25.32 46.43
悬垂系数
动态
41.58
58.42
41.98
42.85
43.95
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