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

　　隨著消費者對環境的認識以及合成染料對人體有害的毒性，紡織印染行業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行染色. 實驗考察了有無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。結果，耐光牢度顯著提高，但耐洗牢度、耐汗漬牢度和摩擦牢度方面的改進可以忽略不計。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。這些結果為將來研究其他類型的天然染料奠定了基礎，并且通過確定 CNP 的優勢，

　　介紹:紡織工業主要使用合成染料;因此，在染色過程中會排放出多種對人體有害的物質。此外，染色后產生的廢水還存在環境污染等問題(Kim, 2008 )。根據重視情感和文化價值的消費趨勢，天然染色也被視為一種環保時尚元素，并且作為高附加值產業正在穩步發展(Park 等人，2010 年)。雖然天然染色產品因其非過敏性、除臭和抗菌特性而受到積極認可(Heo 等人，2008 年;Park 和 Han，2015 年))，還有很多問題需要解決，如反復染色和水洗導致整體染色工藝復雜，難以批量生產，牢度低(Sadeghi-Kiakhania & Safapour, 2015 ; Shahid et al., 2012 ) ，由于用于促進染料和纖維聚合物之間弱結合的金屬媒染劑導致人類健康風險和纖維性能退化，以及染色后產生的廢水造成的環境污染(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化合物，是構成棉花、大麻和木材等高等植物細胞壁的主要成分，每年通過植物光合作用產生數十億噸(Kim & Yoon，2016)。近年來，納米纖維素(CNP)被廣泛應用于復合材料、電子器件和膜等領域(Ma et al., 2014)，在紡織印染領域，CNP被用于棉合成染色以有效染色和增強染色效果。物理特性(Liyanapathiranag 等人，2020 年)。

　　Euphorbia humifusa(當地稱為絲草)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(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在性能的手段，是由各種力學特性決定的綜合表現。織物的機械性能不僅受材料、紗線結構和織物形狀的影響，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 并進行了染色。然后，分析了機械手感、色深、牢度防紫外線、抗菌率和透氣性變化。

　　實驗性的材料

　　實驗采用100%純棉平紋織物(密度——經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。實驗中使用的所有試劑，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，調節染液濃度 (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% 相對濕度下調節 48 小時后，用計算機配色系統(CCM、COLOR -EYE 3100，麥克白?，美國)。條件設置為 350–700 nm 的 D65 光源/10° 標準觀察。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、光吸收系數和散射系數的小數部分。基于L *(亮度，100 白色到 0 黑色)、a *(+ 紅色到 - 綠色)、b *(+ 黃色到 - 藍色)和H *(色調角)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 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 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)、NUMERI(光滑度，織物的質地)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)。根據結果，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、耐汗漬、耐摩擦和耐光牢度，并比較了透氣性，評估了機械性能，并比較了防紫外線和抗菌性能，以評估功能、染色性和機械性能使用 CNP對大戟屬棉織物進行染色。主要發現如下。

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　　結論

　　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。剪切特性顯示出增強的體積，壓縮特性表明具有出色的形狀穩定性。通過分析表面特性，發現添加 CNP 會導致更光滑的表面。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誘導的整理工藝，以提高棉織物的舒適度，而不是染色的成功點。

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