基于结构改性提高天然染料胭脂虫红及栀子黄的染色牢度

摘要

天然染料相比于合成染料具有安全、无毒、环境相容性好等优点，但其上染织物的色牢度较差。目前的改善方法主要是通过添加媒染剂以提高天然染料染色织物的牢度，但传统媒染剂大多含有重金属离子，环境不友好。
　　天然染料胭脂虫红的结构为蒽醌类，其共轭体系的电子云密度较髙，在光照条件下易导致能级升高及氧化断裂，破坏染料的发色体系，使其分解褪色。栀子黄属于类胡萝卜素类天然染料，其长链共轭双烯结构为发色母体，也具有较高的电子云密度，光照条件下易发生氧化反应，从而裂分成分子量较小的含氧化合物，导致褪色。胭脂虫红及栀子黄结构中均含有多个羟基，亲水性较好，造成两者日晒牢度及耐汗渍牢度较低。
　　鉴此，本文通过乙酯化途径提升胭脂虫红的染色牢度，通过对胭脂虫红进行乙酯化改性，羟基转变为羰基可降低母体结构的电子云密度，增加染料的相对分子质量及提高染料的疏水性能，改善染料的上染性能和染色牢度。文中采用两种方法提高栀子黄的染色牢度：一是通过碱性水解除去染料分子两端的亲水性供电糖基，增加染料的疏水性，降低母体结构电子云密度，提高结构光稳定性及色牢度；二是采用复配方法进行分子修饰，即添加抗氧化剂抑制染料的氧化分解来提高染料色牢度。对改性前后天然染料胭脂虫红及栀子黄的分子结构进行UV、FT-IR表征分析并对染色织物进行金相显微镜分析，测试染料上染阳离子改性棉的颜色参数和色牢度，包括日晒牢度、耐汗渍色牢度、耐摩擦牢度，并对改性前后织物的染色效果进行比较。
　　所得结论如下：
　　（一）胭脂虫红乙酯化结构改性的最优制备条件为：乙酸酐用量为50mL/g胭脂虫红，无水乙酸钠用量为4.0g/g胭脂虫红，80℃反应2.0h。最优化条件乙酯化改性胭脂虫红上染阳离子改性棉日晒牢度比未改性胭脂虫红提高0.5级，耐酸汗渍牢度棉沾色提高1级，耐碱汗渍牢度棉沾色及摩擦牢度也均比未改性胭脂虫红有不同程度提高。改性前后胭脂虫红上染阳离子改性棉织物的色光发生了明显变化，改性后染色织物表观色深变浅，且亮度增加。改性后胭脂虫红上染阳离子改性棉提升性能优于未改性胭脂虫红的染色品。
　　（二）栀子黄碱性水解结构改性的最优制备条件为栀子黄用量0.5g，NaOH用量为0.09g/0.5g栀子黄，正丁醇用量为80mL/0.5g栀子黄，反应温度70℃条件下反应4.0h。阳离子改性棉用改性栀子黄上染后的提升性能优于未改性栀子黄，且改性后栀子黄的最大吸收波长发生蓝移，其上染阳离子改性棉织物的颜色变浅，K/S值较改性前有所减小。改性栀子黄对上染阳离子改性棉织物的日晒牢度、耐汗渍牢度和耐摩擦牢度较改性前均有所提高。其中，日晒牢度从2级提高到3级；耐酸汗渍牢度的棉、毛沾色级数分别从2级、4级提高到3级、5级；耐碱汗渍牢度的棉、毛沾色级数分别从2级、4-5级提高到3级、5级；耐干摩擦牢度基本不变，仍为4级，耐湿摩擦牢度从3级提高到4级。
　　（三）抗坏血酸、没食子酸正丙酯、BHA（3-叔丁基-4-羟基苯甲醚）、槲皮素四种复配剂均会导致复配栀子黄上染阳离子改性棉织物的K/S值降低，使织物颜色变浅；BHA复配的栀子黄能使织物亮度得到提升，其他三种试剂均导致织物亮度减小；另外，四种复配剂复配的栀子黄上染阳离子改性棉织物的鲜艳度有明显降低。
　　（四）四种复配剂中，抗坏血酸和BHA（3-叔丁基-4-羟基苯甲醚）对栀子黄染色织物的日晒牢度几乎没有提高，但对织物的耐酸、碱汗渍牢度提高了0.5级；没食子酸正丙酯和槲皮素可将织物的日晒牢度级数提高1级，但对织物的耐酸、碱汗渍牢度无明显提升；四种复配剂对织物的干摩擦牢度可提升0.5级，湿摩擦牢度可提升1级。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 天然染料概况

1.2 天然染料分类

1.3 天然染料染色过程[16-18]

1.4 天然染料染色

1.5 提高天然染料染色牢度的必要性及研究展望

1.6 本课题的设计思路及研究内容

第二章 天然染料胭脂虫红的结构改性及染色

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 结论

第三章 天然染料栀子黄的结构改性及染色

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 结论

第四章 天然染料栀子黄的复配

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 结论

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术成果目录

致谢