源于桑椹花色苷染料制备、分析及其棉织物染色研究

摘要

花色苷是一种黄酮类化合物，广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中，使其呈现由橙、红、紫到蓝等不同颜色，为自然界第二大代谢产物，具有抗氧化、消炎、抗菌以及抗癌等功能。然而，花色苷天然染料对纤维素纤维染色因其亲和力低而一直难以得到充分发展和应用。本文选择目前产量较大的桑椹为花色苷染料来源，着重于研究适合花色苷染料染色的棉纤维接枝改性技术，使花色苷天然染料对棉织物的染色性能得到显著改善。该技术实现花色苷对棉织物着色的同时，亦赋于棉织物花色苷本身所特有的功能性（抗菌、抗氧化等），该功能性纺织品的开发将会有广阔的市场前景。
　　利用高效液相色谱串联质谱（HPLC-DAD-MS-MS）对桑椹提取物进行成分分析得到桑椹中至少含有10种花色苷、5种黄酮醇，其中以矢车菊-3-葡萄糖苷和矢车菊-3-芸香糖苷为主，占总花色苷含量的90％以上。通过建立HPLC-pH示差法实现对桑椹提取物中单花色苷含量进行快速检测，为实际生产应用提供计量依据。
　　通过丁二酸对棉织物进行接枝改性，引入羧基，实现了花色苷对棉织物的染色。染色织物具有艳丽的红、紫两色，其中以锡为金属媒染剂可获得深紫红色色调（h*=313.58°），这是一种天然染料在棉织物染色中比较少见的色调，其水洗、汗渍、摩擦等色牢度均可达三级及以上水平，具有潜在的商用价值。花色苷对丁二酸改性棉织物适宜的工艺参数为pH<4.0，染色时间为40-60 min，染色温度控制在60℃及以下。对于家庭洗涤来说，中性皂洗（pH7.0-8.0）较碱性皂洗（pH11.0-12.0）更有利于保持色调，金属媒染也有助于花色苷染色织物的颜色稳定。
　　为了进一步提高桑椹花色苷染料在棉织物上的亲和力，本文合成结构为4-(4,6-二氯-1,3,5-三嗪氨基)-苯磺酸钠的反应型阴离子改性剂。经阴离子改性后棉织物可实现花色苷染料上染率的大幅提高，为花色苷染料对棉织物染色提出了另一种新方法。利用该方法可获得具有较高艳度深红色色调的棉织物（h*=1.75°），高艳度红色调是天然染料对棉织物染色色谱的一个重要补充。
　　利用准一级、准二级动力学模型研究花色苷染料在棉织物上的吸附动力学，以Nernst、Freundlich以及 Langmuir等三种等温吸附理论对花色苷染料在棉织物热力学性能进行分析。分析结果表明，准二级动力学模型拟合的回归系数较高（R2>0.98），能较好地描述花色苷染料在棉织物上的吸附过程；花色苷染料在改性棉织物上的吸附处于Freundlich模型与Langmuir模型之间或者是两者的结合，在无改性棉织物的吸附比较符合Nernst吸附模型。花色苷染料在阴离子改性棉织物、原棉织物上的阿仑尼乌斯活化能（Ea）分别120.73和78.26 kJ/mol，意味着花色苷染料在棉织物上的吸附应以化学吸附为主。
　　花色苷染液、染色织物的抗氧化、抗菌活性研究表明，花色苷染液、染色织物都具有良好的抗氧化、抗菌活性。经5次标准洗涤后，染色织物的大部分活性仍能得到保持。金属媒染剂在织物抗氧化、抗菌活性的耐洗性上有积极作用。
　　此外，本文还对桑椹花色苷超声波提取工艺及效率进行分析与优化，初步建立基于色度指标分析方法用于描述染液的稳定性能、金属对花色苷染料的影响及络合过程，为天然花色苷色素在纺织应用中的定量、检测和性能评价建立了比较完备的基础。

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第一章 前言

1.1 课题的背景和意义

1.2 天然染料概况

1.3 花色苷色素概况

1.4 桑椹的研究

1.5 课题研究目的和主要内容

参考文献

第二章 花色苷染料的超声波提取与优化

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

参考文献

第三章 源于桑椹的花色苷成分及含量分析

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

参考文献

第四章 花色苷染液的稳定性

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

参考文献

第五章 棉织物的丁二酸改性及花色苷染料染色

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 小结

参考文献

第六章 棉的阴离子反应性改性及其花色苷染料染色

6.1 引言

6.2 实验部分

6.3 结果与讨论

6.4 小结

参考文献

第七章 花色苷染色棉织物的抗氧化及抗菌活性评价

7.1 引言

7.2 实验部分

7.3 结果与讨论

7.4 小结

参考文献

第八章 结论与展望

8.1 结论

8.2 主要创新点

8.3 展望

主要成果

致谢