綠色印染：研究人員從大戟提取物染色棉織物的特性研究成果參考

　　隨著消費(fèi)者對環(huán)境的認(rèn)識以及合成染料對人體有害的毒性，紡織印染行業(yè)對天然染料的興趣也在增加。這項研究替代了金屬媒染劑，并使用纖維素納米顆粒 (CNP) 作為天然媒染劑，使用從大戟中提取的天然染料對棉織物進(jìn)行染色. 實(shí)驗(yàn)考察了有無CNP媒染劑的特性。從色澤、牢度、色牢度、透氣性、抗菌率、防紫外線、總手感值(THV)等方面分析了天然纖維素媒染劑的效果。結(jié)果，耐光牢度顯著提高，但耐洗牢度、耐汗?jié)n牢度和摩擦牢度方面的改進(jìn)可以忽略不計。此外，在棉布染色中加入CNP后，透氣度沒有差異變化，但THV明顯提高到5以上，防紫外線和抑菌率也很出色。這些結(jié)果為將來研究其他類型的天然染料奠定了基礎(chǔ)，并且通過確定 CNP 的優(yōu)勢，

　　介紹:紡織工業(yè)主要使用合成染料;因此，在染色過程中會排放出多種對人體有害的物質(zhì)。此外，染色后產(chǎn)生的廢水還存在環(huán)境污染等問題(Kim, 2008 )。根據(jù)重視情感和文化價值的消費(fèi)趨勢，天然染色也被視為一種環(huán)保時尚元素，并且作為高附加值產(chǎn)業(yè)正在穩(wěn)步發(fā)展(Park 等人，2010 年)。雖然天然染色產(chǎn)品因其非過敏性、除臭和抗菌特性而受到積極認(rèn)可(Heo 等人，2008 年;Park 和 Han，2015 年))，還有很多問題需要解決，如反復(fù)染色和水洗導(dǎo)致整體染色工藝復(fù)雜，難以批量生產(chǎn)，牢度低(Sadeghi-Kiakhania & Safapour, 2015 ; Shahid et al., 2012 ) ，由于用于促進(jìn)染料和纖維聚合物之間弱結(jié)合的金屬媒染劑導(dǎo)致人類健康風(fēng)險和纖維性能退化，以及染色后產(chǎn)生的廢水造成的環(huán)境污染(Park 等人，2008 年)。然而，盡管存在這些困難，最近已報道了各種方法來改善纖維素織物的天然染色，例如媒染劑、等離子體和殼聚糖處理、接枝、微波等(Buyukakinci 等人，2021 年;Haji，2020 年); 哈吉等人，2018 年，2020 年;Tayyab 等人，2020 年)。

　　同時，纖維素是地球上最豐富的天然有機(jī)化合物，是構(gòu)成棉花、大麻和木材等高等植物細(xì)胞壁的主要成分，每年通過植物光合作用產(chǎn)生數(shù)十億噸(Kim & Yoon，2016)。近年來，納米纖維素(CNP)被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料、電子器件和膜等領(lǐng)域(Ma et al., 2014)，在紡織印染領(lǐng)域，CNP被用于棉合成染色以有效染色和增強(qiáng)染色效果。物理特性(Liyanapathiranag 等人，2020 年)。

　　Euphorbia humifusa(當(dāng)?shù)胤Q為絲草)是一種含有白色乳膠的一年生草本植物，很容易在路邊或田野中找到(Choi，2010)。它的主要成分是槲皮素(Fang et al., 1993)、屬于黃酮家族的糖苷、單寧和酚類物質(zhì)(Heo et al., 2008)。槲皮素是通過用酸性水溶液或酶水解蘆丁(分布最廣的黃酮苷)而產(chǎn)生的。

　　手感是指通過人的觸覺和視覺對紡織材料的主觀情感評價，是決定織物最終用途的內(nèi)在性能的手段，是由各種力學(xué)特性決定的綜合表現(xiàn)。織物的機(jī)械性能不僅受材料、紗線結(jié)構(gòu)和織物形狀的影響，而且還受加工方法的影響，包括加工劑和染色。因此，人們正在嘗試改變手柄并將其用于預(yù)期目的(Jeon 等人，2003 年)。

　　在這項研究中，為了研究使用Euphorbia humifusa提取物 ( Euphorbia ) 作為天然染料的價值，這是一種容易獲得的材料，但尚未用于棉染色，添加了水凝膠型 CNP 并進(jìn)行了染色。然后，分析了機(jī)械手感、色深、牢度防紫外線、抗菌率和透氣性變化。

　　實(shí)驗(yàn)性的材料

　　實(shí)驗(yàn)采用100%純棉平紋織物(密度——經(jīng)43 cm 2 ?×緯25 cm 2;重量——126.5 g/m 2;厚度——0.351 mm)。將棉織物用 2% NaOH 水溶液(液比 1:50，owf)在 100 ℃條件下洗滌 30 分鐘，用水充分洗滌，并在 20～22 ℃條件下自然干燥 18 小時。Euphorbia Humifusa購自永川(韓國)的Haesung Corporation Ltd.，自然干燥，并以其原始狀態(tài)使用。Asian Nnanotech Co., Ltd. 提供了 CNP(CNP：水 = 1：99，pH 5.9)，1% CNP 以白色水凝膠形式提供。實(shí)驗(yàn)中使用的所有試劑，包括 NaOH(韓國 Daejung Chemicals & Metals Co.，韓國)，均按原樣使用。

　　大戟的提取

　　從干燥狀態(tài)下購買的大戟提取物，僅收集葉子和莖，將它們壓碎，將 500 克批次放入網(wǎng)中，并在 100 °C 下加熱 120 分鐘(1:20 owb)。提取的染料溶液立即使用 (pH 4.9)。

　　用CNP染色和處理

　　如下用大戟提取物對棉花進(jìn)行染色。第一次染色過程是將 1 L 的燒杯放在帶有攪拌器的電爐上，調(diào)節(jié)染液濃度 (owf) 為 1:100 的液比，然后將棉布在 80 °C 下染色 60 分鐘，然后在 80 °C 下烘干。室溫 18 h。在相同條件下重復(fù)該過程后，最后用蒸餾水洗滌棉花并在室溫下充分干燥。在染色過程中，將CNP濃度調(diào)整為0、0.05%、0.1%、0.5%和1%(owf)，同時加入到大戟提取物中。

　　顏色分析

　　為了確定顏色深度，在測試前在 50% 相對濕度下調(diào)節(jié) 48 小時后，用計算機(jī)配色系統(tǒng)(CCM、COLOR -EYE 3100，麥克白?，美國)。條件設(shè)置為 350–700 nm 的 D65 光源/10° 標(biāo)準(zhǔn)觀察。最大吸收波長處的相對顏色深度由 Kubelka–Munk 方程評估：K/S ?= (1 ? R ) 2 /2 R，其中R、K和S分別是 λmax 處染色織物的反射率、光吸收系數(shù)和散射系數(shù)的小數(shù)部分。基于L *(亮度，100 白色到 0 黑色)、a *(+ 紅色到 - 綠色)、b *(+ 黃色到 - 藍(lán)色)和H *(色調(diào)角)的色差 ( ΔE ) 是使用以下方法確定的修改后的 CIELAB2000 公式方程 (Hong et al., 2006 )。

　　透氣性測試

　　洗滌和染色后，將織物的透氣度切割成樣品面積為 20 cm 2，并根據(jù) KS K ISO 9237：1995，使用緊湊型透氣度計(AP-3603，Daiei kagaku seik MFG. CO. Ltd. Kyoto, Japan) 使空氣在 100 Pa 的壓力下垂直通過，并測量空氣透過織物區(qū)域的量和流速。

　　KES-FB測量

　　使用 Kawabata Evaluation System(KES-FB，Kato Tech. Co. Ltd.，Japan)在高靈敏度條件下測量添加 CNP 的棉織物的機(jī)械性能。如表1所示，分析的特征值和測量條件包括拉伸(EM，LT，WT，RT)，彎曲(B，2HB)，剪切(G，2HG，2HG5)，壓縮(LC，WC，RC)，表面(MIU , MMD, SMD), 以及樣品在壓縮載荷下每單位面積的厚度 (T) 和重量 (W)。初級手感值 (PHV) 是根據(jù) KN-203-LDY 通過測量 KOSHI(剛度，手握織物時回彈性、彈性和塑性的綜合表現(xiàn))、NUMERI(光滑度，織物的質(zhì)地)計算得出的用手觸摸時)和FUKURAMI(豐滿度和柔軟度，將織物握在手中時的深厚手感和壓縮彈性的綜合體現(xiàn))。根據(jù)結(jié)果，按照 KN-302-W-dress 計算總手值 (THV)。

　　本研究測量了顏色和上染率，分析了耐洗、耐汗?jié)n、耐摩擦和耐光牢度，并比較了透氣性，評估了機(jī)械性能，并比較了防紫外線和抗菌性能，以評估功能、染色性和機(jī)械性能使用 CNP對大戟屬棉織物進(jìn)行染色。主要發(fā)現(xiàn)如下。

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　　結(jié)論

　　使用纖維素納米纖維用大戟染色可改善顏色和染料吸收。△ E和K/S值也有顯著差異且更高。使用大戟時透氣性略有下降和CNP在一起。在力學(xué)性能方面，添加CNP可獲得更好的拉伸性能，并改善彈性和彈性恢復(fù)。剪切特性顯示出增強(qiáng)的體積，壓縮特性表明具有出色的形狀穩(wěn)定性。通過分析表面特性，發(fā)現(xiàn)添加 CNP 會導(dǎo)致更光滑的表面。厚度和重量也都增加了。客觀手感評估，根據(jù)主要手感值的 THV 值在未處理、染色和用 CNP 染色的樣品中分別增加到 5.28、5.58 和 5.96。此外，耐洗、耐汗、耐摩擦牢度不受CNP影響，用CNP染色的棉織物耐光牢度提高0.5。不論是否添加CNP，紫外線防護(hù)性能都很高，并且在染色后的所有條件下抗菌性能都非常好，但加入 CNP 后抗菌性能提高得更多。由此可見，在棉花中加入CNP有助于提高染色性和機(jī)械性能。因此，本研究探討CNP未來是否可以用于染色，CNP的使用是一種CNP誘導(dǎo)的整理工藝，以提高棉織物的舒適度，而不是染色的成功點(diǎn)。

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