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超声波法天然染料染色性能提升技术研究

作　者: 刘文晶
导　师: 崔永珠
学　校: 大连工业大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 超声波天然植物染料染色性提取
分类号: TS193.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

天然染料取材于大自然，并且在染色过程中，对环境的影响小，而且很多天然染料都是中药资源，具有很高的药用价值，对人体有益。在回归自然，重视环保的今天，植物染料以其无毒、无害、无污染，色调高雅为特点，越来越受到人们关注。从环保、保健、生态角度看，天然植物染料和合成染料相比具有很多优点。因此，天然染料取代化学合成染料已是大势所趋。本文利用超声波技术对天然植物染料染色性能提升技术进行了研究，集中探讨了天然染料的提取方法及染色方法，目的在于寻找一种高效、节能并且能够提高上染率的天然植物染料提取方法。超声波技术以其方便、迅速、有效、安全而引人注目，是应用较多的一种破碎方法，在纺织品湿加工过程中，可以明显提高染色速度，提高染料的上染率，具有缩短加工时间、降低纤维损伤、提高生产效率的优点。本实验中的材料及药品均绿色环保。分别选用水浸法、超声波法、生物酶法、酶/超声波联用法对天然植物染料茜草、黄柏、五倍子进行提取，并在超声波条件下对不同织物进行染色，对提取过程中的各项因素进行研究，力求在提高提取效率的同时实现节能减排。通过提取液的吸光度和染色织物的色差值来比较不同提取方法的提取率以及织物的上染率。最后测试了染色织物的色牢度。实验结果表明，超声波法能够缩短染料提取时间、提升织物上染率。超声波介质中，棉织物在茜草提取液80℃条件下染色60min可以获得较好的表观深度。在使用超声波提取法的同时加入生物酶，可以在原有的基础上提升天然染料的提取率，且明显高于水浸法、酶法、超声波法三种提取方法。五倍子在提取温度70℃，时间60min，pH7条件下可获得较高的提取率。茜草和黄柏的最佳提取工艺为：提取温度50℃，时间60min，pH4.5。超声波在植物细胞里比电磁波穿透更深，停留时间更长，有利于植物中的有效成分的转移、扩散及提取；而生物酶作用于植物染材的表面，破坏细胞壁，降低色素从细胞中被萃取出来的阻力，从而也能提高料的提取率。将这两种技术相结合，使得天然植物染料的提取率大大提升。实验中采用酶/超声波联用法提取的染液在超声波条件下对织物进行染色，测试结果表明织物的上染率明显高于常规水浴法，从而解决了茜草、黄柏、五倍子等天然植物染料对纤维素纤维的上染率低、匀染性差的问题。此外，超声波条件下的染色织物皂洗牢度，干、湿磨牢度可提升1级。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-15
  1.1 天然染料的研究应用与发展  12-14
    1.1.1 国外研究现状  12-13
    1.1.2 国内研究现状  13
    1.1.3 天然染料存在的问题  13-14
  1.2 本课题研究内容及创新点  14-15
第二章天然染料介绍与应用  15-30
  2.1 定义及性质作用  15
    2.1.1 定义  15
    2.1.2 性质及作用  15
  2.2 分类  15-20
    2.2.1 按化学结构分类  15-17
    2.2.2 按色系分类  17-18
      2.2.2.1 蓝色系  17
      2.2.2.2 黄色系  17-18
      2.2.2.3 红色系  18
      2.2.2.4 紫色系  18
      2.2.2.5 茶色和棕色系  18
      2.2.2.6 灰色与黑色素  18
    2.2.3 按应用分类  18-19
    2.2.4 按来源分类  19
    2.2.5 按与纤维间的亲和力分类  19-20
  2.3 应用与发展前景  20-22
    2.3.1 存在的问题及解决方法  20-21
      2.3.1.1 存在问题  20
      2.3.1.2 解决方法  20-21
    2.3.2 天然染料应用  21-22
      2.3.2.1 天然染料在纺织领域的应用  21-22
      2.3.2.2 天然染料在其他领域的应用  22
    2.3.3 天然染料前景  22
  2.4 黄柏简介及应用  22-25
    2.4.1 黄柏简介  22-23
    2.4.2 黄柏应用及进展  23-24
    2.4.3 上染机理  24-25
    2.4.4 存在的问题  25
  2.5 茜草简介及应用  25-27
    2.5.1 茜草简介  25-27
    2.5.2 茜草的应用及进展  27
    2.5.3 上染机理  27
    2.5.4 存在的问题  27
  2.6 五倍子简介及应用  27-30
    2.6.1 五倍子简介  27-29
    2.6.2 五倍子应用及进展  29
    2.6.3 上染机理  29
    2.6.4 存在的问题  29-30
第三章天然染料提取技术  30-33
  3.1 捣碎过滤法  30
  3.2 有机溶剂浸出法  30
  3.3 常规水浸法  30
  3.4 超临界 CO_2萃取法  30-31
  3.5 超声波提取法  31-32
  3.6 酶法  32-33
第四章新型染色技术  33-36
  4.1 超临界 CO_2染色技术  33-34
  4.2 等离子体改性  34
  4.3 微波染色  34
  4.4 微悬浮体染色  34-36
第五章超声波法茜草染料棉织物染色性能的改善  36-45
  5.1 实验  36-38
    5.1.1 材料与仪器  36
    5.1.2 超声波萃取、前处理及染色工艺流程  36-37
      5.1.2.1 萃取工艺  36
      5.1.2.2 前处理工艺  36
      5.1.2.3 染色工艺  36-37
    5.1.3 上染率和匀染性实验  37
      5.1.3.1 浓度影响实验  37
      5.1.3.2 温度影响实验  37
      5.1.3.3 时间影响实验  37
    5.1.4 测试  37-38
      5.1.4.1 处理效果测试：  37
      5.1.4.2 上染率测试  37
      5.1.4.3 匀染性测试  37-38
      5.1.4.4 染色牢度测试  38
  5.2 结果与讨论  38-44
    5.2.1 超声波与常规萃取染液的萃取率  38-39
    5.2.2 超声波与常规前处理效果比较  39
    5.2.3 上染率实验  39-41
      5.2.3.1 浓度的影响  39-40
      5.2.3.2 时间的影响  40
      5.2.3.3 温度的影响  40-41
    5.2.4 匀染性实验  41-43
      5.2.4.1 浓度的影响  41-42
      5.2.4.2 时间的影响  42-43
      5.2.4.3 温度的影响  43
    5.2.5 超声波对染色牢度的影响  43-44
  5.3 结论  44-45
第六章生物酶/超声波法天然植物染料的  45-53
  6.1 实验  45-46
    6.1.1 仪器及设备  45
    6.1.2 材料及药品  45
    6.1.3 染料提取工艺  45-46
      6.1.3.1 酶法单用提取茜草、黄柏染料  45
      6.1.3.2 超声波法单用提取茜草、黄柏染料  45
      6.1.3.3 酶-超声波联用法提取茜草、黄柏染料  45-46
      6.1.3.4 水浸法提取茜草、黄柏染料  46
    6.1.4 提取率测试  46
    6.1.5 染色性能评价  46
  6.2 结果与讨论  46-52
    6.2.1 不同法黄柏、茜草染料的提取率  46-48
    6.2.2 黄柏、茜草最佳提取工艺参数的确定  48-51
      6.2.2.1 温度对黄柏、茜草提取效果的影响  48-49
      6.2.2.2 时间对黄柏、茜草提取效果的影响  49-50
      6.2.2.3 pH 值对黄柏、茜草提取效果的影响  50-51
    6.2.3 染色实验  51-52
  6.3 结论  52-53
第七章生物酶/超声波法天然植物染料五倍子的提取技术研究  53-59
  7.1 实验  53-54
    7.1.1 仪器及设备  53
    7.1.2 材料及药品  53
    7.1.3 染料提取工艺  53-54
      7.1.3.1 酶法单用提取五倍子染料  53
      7.1.3.2 超声波法单用提取五倍子染料  53-54
      7.1.3.3 酶-超声波联用法提取五倍子染料  54
      7.1.3.4 水浸法提取五倍子染料  54
  7.2 结果与讨论  54-58
    7.2.1 不同法五倍子染料的提取率  54-55
    7.2.2 五倍子最佳提取工艺参数的确定  55-58
      7.2.2.1 时间对五倍子提取效果的影响  55
      7.2.2.2 温度对五倍子提取效果的影响  55-56
      7.2.2.3 pH 值对五倍子提取效果的影响  56-57
      7.2.2.4 纤维素酶用量对五倍子提取效果的影响  57-58
  7.3 结论  58-59
第八章全文结论  59-60
参考文献  60-62
致谢  62

超声波法天然染料染色性能提升技术研究

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