一种改性植物单宁染色剂及其制法和用法 |
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| 申请号 | CN202311287439.2 | 申请日 | 2023-10-08 | 公开(公告)号 | CN117304709A | 公开(公告)日 | 2023-12-29 |
| 申请人 | 吉首大学; | 发明人 | 彭志远; 黄钱兰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种改性 植物 单宁 染色 剂及其制法和染色的方法，包括（1）羟甲基单宁的制备：在弱 碱 性条件下，将单宁与多聚甲 醛 反应，得到羟甲基单宁；（2）织物的染色：将羟甲基单宁与织物通过浸染、 烘烤 的工艺得到染色织物。植物单宁经羟甲基改性后，与织物通过化学键结合，提高了植物单宁染 色牢度 ，并赋予织物优良的抗菌性能。本发明提供了一种植物单宁染色织物的方法，染色操作简单，染色条件温和、对环境污染小，色牢度高，同时对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有较强的抗菌效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种改性植物单宁的合成方法，其特征在于：先称取一定量的植物单宁在去离子水中配制成质量分数为40‑60%的单宁溶液，再称取一定量的多聚甲醛在去离子水中解聚配制成质量分数为10‑30%的甲醛溶液，将等量的单宁溶液与甲醛溶液混合，用缓冲溶液调节pH值为9，在20‑30℃加热回流反应3‑6h，反应结束后加入无水乙醇或乙醚析出羟甲基单宁，无水乙醇洗涤后真空干燥，即得到羟甲基植物单宁，也就是改性植物单宁。 |
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| 说明书全文 | 一种改性植物单宁染色剂及其制法和用法技术领域背景技术[0002] 十九世纪中后期开始，由于纺织品印染行业大规模使用化学合成染料，对生态环境造成了日益严重的污染问题，同时也出现了更多关于化学合成染料危害人类身体健康的问题，使人们重新考虑纺织品加工产业的染料绿色性。 [0003] 植物染料因其绿色环保、健康的优良特性而被用作服装的理想染色剂，被广泛应用于纺织品印染和扎染行业。基于织物的质地柔软、亲肤性、舒适透气性，一直广受消费者的喜爱，伴随人们生活质量的提高，对织物的需求和品质要求越来越高，而就目前的状况来看，关于织物的染色技术同样面临着绿色、环保、安全等诸多因素的挑战。 [0004] 基于植物单宁染料的绿色环保特性，高效植物单宁染料的开发与研究受到了广大科研工作者的关注。但植物单宁类染料和织物纤维的结合主要依靠氢键、范德华力等物理吸附，单纯的物理作用致使织物上的染料容易脱落，造成上色率低、色牢度低、重复性差等问题。 发明内容[0006] 本发明包括以下两部分：1、改性植物单宁的合成，先称取一定量的植物单宁在去离子水中配制成质量分数为40‑60%的单宁溶液，再称取一定量的多聚甲醛在去离子水中解聚配制成质量分数为10‑ 30%的甲醛溶液，将等量的单宁溶液与甲醛溶液混合，用缓冲溶液调节pH值为9，在20‑30℃加热回流反应3‑6h，反应结束后加入无水乙醇或乙醚析出羟甲基单宁，无水乙醇洗涤后真空干燥，即得到羟甲基植物单宁，也就是改性植物单宁。 [0007] 2、改性植物单宁对织物的染色方法，将羟甲基单宁溶解在去离子水中，配制成5‑20%的羟甲基单宁溶液，用缓冲溶液调节pH为4‑9，加入织物纤维浸泡30‑80min，使其表面吸附羟甲基植物单宁，取出织物在烘箱中烘干即羟甲基单宁与织物纤维键合反应后水洗，再干燥，完成染色过程，得到改性植物单宁染色的织物。 [0009] 进一步的，所述织物纤维化学成分为蛋白质或纤维素中的一种或两种混合物。 [0010] 进一步的，所述织物表面吸附羟甲基单宁吸附温度为20‑30℃。 [0011] 进一步的，所述烘干使得羟甲基单宁与织物纤维化学键结合而染色的烘干温度为30‑50℃。 [0012] 进一步的，所述缓冲溶液为H2CO3‑NaHCO3溶液、NH3.H2O‑NH4Cl溶液或NaH2PO4‑Na2HPO4溶液。 [0013] 本发明将植物单宁分子结构的的苯环上接入了羟甲基基团，因而本发明的改性植物单宁也叫羟甲基单宁，本发明得到的改性植物单宁含有大量活性羟甲基基团，改性植物单宁的活性羟甲基基团与织物的氨基或羟基通过化学键结合而非物理吸附而染色，色牢度得以提高；同时改性植物单宁通过缩聚在织物纤维表面形成多酚网络结构，进一步提高了稳定性和色牢度。 [0014] 经本发明染色的织物还具有较好的抗菌效果，经测试，染色后的蛋白质织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率达95%以上，对大肠杆菌的抑菌率达96%以上；染色后的纤维素织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率达95%以上，对大肠杆菌的抑菌率达98%以上。 [0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是在弱碱性的缓冲液溶液条件下，将单宁与过量多聚甲醛反应，避免了酚醛缩合反应，从而得到羟甲基植物单宁；染色反应是将羟甲基植物单宁与织物通过浸染吸附在织物表面，再与织物纤维丝通过缩合反应脱水结合在织物表面而染色。 [0016] 本发明对植物单宁进行羟甲基改性，将具有高反应活性的羟甲基引入到单宁分子结构中，在对织物进行染色的过程中，改性植物单宁分子结构上的羟甲基与织物纤维的官能团如氨基（‑NH2）或羟基（‑OH）通过化学键结合而非物理吸附，从而提高了植物染料上染织物的色牢度；同时，改性植物单宁通过缩聚在织物纤维表面形成多酚网络结构，进一步提高了稳定性和色牢度，解决了植物单宁染色剂普遍存在的上色率低、色牢度低、重复性差等问题，有助于植物单宁染色剂的推广和应用。 [0018] 图1是改性植物单宁的合成反应示意图。 [0019] 图2是改性植物单宁对蛋白质织物的染色反应示意图。 [0020] 图3是改性植物单宁对纤维素织物的染色反应示意图。 [0021] 图4是改性和未改性植物单宁染色蛋白质织物的对比效果图。 [0022] 图5是改性和未改性植物单宁染色纤维素织物的对比效果图。 [0023] 图6是改性和未改性植物单宁染色后的蛋白质织物对大肠杆菌、金葡萄球菌的抗菌对比效果图。 [0024] 图7是改性和未改性植物单宁染色后的纤维素织物对大肠杆菌、金葡萄球菌的抗菌对比效果图。 具体实施方式[0025] 现结合附图，对改性植物单宁染料及其制法和染色方法进一步具体说明实施例1 [0026] 羟甲基单宁的合成，反应示意图如图1：称取3g杨梅单宁溶于去离子水中配制成40%的单宁溶液，同样称取等质量的多聚甲醛在去离子水中解聚配制成10%的甲醛溶液，然后将20ml单宁溶液与20ml甲醛溶液混合，用缓冲溶液调节pH值为9，在20℃下加热回流反应 4h，反应结束后加入大量无水乙醇或乙醚析出羟甲基单宁，再用无水乙醇或乙醚洗涤除去未反应的甲醛，真空干燥，即制得到羟甲基单宁。 [0027] 织物的染色，染色反应示意图如图2：将得到的羟甲基单宁溶解在去离子水溶液中，配制成5%的羟甲基单宁溶液，准确量取10ml5%的羟甲基单宁溶液，用缓冲溶液调节pH为4，加入规格为5cm*5cm的蛋白质织物，在温度为20℃的恒温水浴条件下吸附40min后，取出染色织物在30℃的烘箱中烘干、水洗、再烘干，完成染色过程，得到染色后的棕色蛋白质织物。其上色效果如图4，抗菌效果如图6。 实施例2 [0028] 羟甲基单宁的合成，反应示意图如图1：称取4.5g黑荆树单宁溶于去离子水中配制成50%的单宁溶液，同样称取等质量的多聚甲醛在去离子水中解聚配制成20%的甲醛溶液，将20ml单宁溶液与20ml甲醛溶液混合，用缓冲溶液调节pH值为9，在25℃下加热回流反应4h，反应结束后加入大量无水乙醇或乙醚析出羟甲基单宁，再用无水乙醇或乙醚洗涤除去未反应的甲醛，真空干燥，即制得到羟甲基单宁。 [0029] 织物的染色，染色反应示意图如图3：将得到的羟甲基单宁溶解在去离子水溶液中，配制成10%的羟甲基单宁溶液，准确量取10ml10%的羟甲基单宁溶液，用缓冲溶液调节pH为5，加入规格为5cm*5cm的纤维素织物，在温度为25℃的恒温水浴条件下吸附50min后，取出染色织物在40℃的烘箱中烘干、水洗、再烘干，完成染色过程，得到染色后的棕色纤维素织物。其上色效果如图5，抗菌效果如图7。实施例3 [0030] 羟甲基单宁的合成，反应示意图如图1：称取6g马占相思单宁溶于去离子水中配制成60%的单宁溶液，同样称取等质量的多聚甲醛在去离子水中解聚配制成20%的甲醛溶液，然后将20ml单宁溶液与20ml甲醛溶液混合，用缓冲溶液调节pH值为9，在30℃下加热回流反应4h，反应结束后加入大量无水乙醇或乙醚析出羟甲基单宁，再用无水乙醇或乙醚洗涤除去未反应的甲醛，真空干燥，即制得到羟甲基单宁。 [0031] 织物的染色：将得到的羟甲基单宁溶解在去离子水溶液中，配制成20%的羟甲基单宁溶液，准确量取10ml20%的羟甲基单宁溶液，用缓冲溶液调节pH为6，加入规格为5cm*5cm的蛋白质织物，在温度为30℃的恒温水浴条件下吸附70min后，取出染色织物在50℃的烘箱中烘干、水洗、再烘干，完成染色过程，得到染色后的棕色蛋白质织物。其上色效果如图 5，抗菌效果如图7。现结合附图，对改性植物单宁染料及其制法和染色方法进一步具体说明。 [0032] 颜色参数测试将改性植物单宁染色后的织物对折四次，用datacolor测试配色仪，在D65光源10°观察角测试条件下，测定染色织物的△E值、K/S值，每个样品选择不同位置测试3次，取平均值。 [0033] 下表为羟甲基单宁染色织物的色差值以及颜色深度值 [0034]△E K/S 实施例1 44.97 29.66 实施例2 45.87 36.47 实施例3 49.34 30.73 上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。 |
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