CN101280525A - 一种天然染色剂及其制备方法和在丝绸织物染色方面的应用 - Google Patents

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高飞虎
蒋明才
张玲
尹旭敏
张超
曾顺德
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Abstract

本发明提供了一种天然染色剂，其特征在于它是用茶鲜叶为原料提取茶鲜叶中的茶多酚，然后在茶多酚提取液中再加入媒染剂制成的。由于本发明产品色彩丰富，上染效果好、染色牢度特别是水洗牢度也好，且生产成本低，使其本发明产品应用更广泛、实用性更强。本发明还提供了该天然染色剂的制备方法和在丝绸织物染色方面的应用。

Description

一种天然染色剂及其制备方法和在丝绸织物染色方面的应用
技术领域
本发明涉及一种天然染色剂及其制备方法，本发明还涉及该染色剂在丝绸织物染色方面的应用。
背景技术
在十九世纪以前，染色和印花所用的染料全部都是天然的动、植、矿物染(颜)料。1856年英国发现了第一只合成染料一苯胺紫，开创了合成染料的新纪元，从此染料工业才真正成熟起来。此后，合成染料碱性品红、碱性品绿、碱性品紫等碱性染料相继出现。19世纪后半叶，偶氮染料和芳甲烷染料得到较快发展。回溯20世纪，由于纺织工业的飞速发展，大量色泽鲜艳、发色强度高、染色性能优异、牢度好的品种不断开发出来，增加了还原染料、活性染料、分散染料等高档染料系列。随着染料生产厂家的增多，染料产量的增加，在生产过程中产生的污染也日益严重，而且一些染料的生产中间体是有毒的，致癌的。近年来随着人们环保意识的提高，合成染料在生产和应用过程中所带来的污染问题越来越引起人们的关注，在全球性绿色革命浪潮的影响下，人们开始把目光投向了天然生态染料。天然染料来源于动植物体，与环境相容好，可生物降解，具有广阔的应用和发展前景。
但现有的天然染料色彩单一、上染效果不好，同时染色牢度特别是水洗牢度较差，且生产成本也偏高，难以大范围地推广应用。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种色彩多样化，上染效果好、染色牢度特别是水洗牢度也好，且生产成本低的天然染色剂。
本发明的另一目的是提供该染色剂的制备方法。
本发明的进一步目的是提供该染色剂在丝绸织物染色方面的应用。
本发明的目的是这样实现的：一种天然染色剂，其特征在于它是用茶鲜叶为原料提取茶鲜叶中的茶多酚，然后在茶多酚提取液中再加入媒染剂制成的。
具体地说，上述天然染色剂，是用茶鲜叶为原料加水并通过微波加热提取茶鲜叶中的茶多酚，然后将提取液分离得到含茶多酚的上清液，在该上清液中加入媒染剂后制成的；其中媒染剂的加入量为每升上清液1～5克。
上述天然染色剂中，由于染色的主要成分为茶多酚，不同的茶鲜叶原料其茶多酚含量不同，考虑到降低制作成本等因素，上述茶鲜叶原料采用4～10月份茶树鲜叶中的一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶和一芽四叶中的一种或多种；上述媒染剂为可溶性的Fe3+盐或/和可溶性的Fe2+盐或/和可溶性的K+盐或/和可溶性的Cu2+盐。
上述可溶性的Fe3+盐优选为硫酸铁或/和氯化铁；上述可溶性的Fe2+盐优选为硫酸亚铁；上述可溶性的K+盐优选为十二水硫酸铝钾(即明矾)或/和氯化钾或/和醋酸钾；上述可溶性的Cu2+盐优选为硫酸铜或/和叶绿素铜钠盐。
本发明的另一目的即该染色剂的制备方法，其步骤为：首先将茶鲜叶原料用水清洗干净并破碎，然后加水并通过微波加热提取茶鲜叶中的茶多酚；提取完毕后将提取液分离得到含茶多酚的上清液，再在含茶多酚的上清液中添加媒染剂后用缓冲液调节其PH值为4～7即得产品。
具体地说，本发明中上述染色剂的制备方法，其步骤为：首先将上述茶鲜叶原料用水反复冲洗至水清为止后用锤切机破碎成10～100目(优选20目)的茶碎末，然后按茶鲜叶∶水＝1∶10～30(优选1∶20)的比例加水并通过微波加热提取茶鲜叶中的茶多酚，其中微波加热频率为2400～2500MHz，加热提取温度为60～100℃，优选为60℃，提取时间为1～9分钟，优选为7～9分钟，优选采用不锈钢提取罐提取；提取完毕后得到的提取液优选采用膜分离得到含茶多酚的上清液，在此含茶多酚的上清液中加入媒染剂，媒染剂的添加量为为每升上清液1～5克；最后用缓冲液磷酸氢二钠-柠檬酸调节其PH值为4即得产品。
上述媒染剂为可溶性的Fe3+盐或/和可溶性的Fe2+盐或/和可溶性的K+盐或/和可溶性的Cu2+盐；其中：可溶性的Fe3+盐优选硫酸铁或/和氯化铁，可溶性的Fe2+盐优选硫酸亚铁，可溶性的K+盐优选十二水硫酸铝钾(即明矾)或/和氯化钾或/和醋酸钾；所述可溶性的Cu2+盐优选硫酸铜或/和叶绿素铜钠盐。
本发明的进一步目的是提供该天然染色剂在丝绸织物染色方面的应用。
本发明的有益效果为：
(1)由于茶叶中富含酚类物质茶多酚，茶多酚类化合物是以右式为骨干母核的一大类衍生物，这类物质不稳定，易氧化得到红、黄、褐色的混合物，故茶色素的颜色可分为茶红素、茶黄素、茶褐素等几类，这几类色素是茶多酚类物质的系列氧化产物。茶多酚可与多种金属盐离子络合并发生显色反应，呈现出更多、更鲜艳的色彩(见表1为茶多酚与多种金属离子的络合反应的显色结果)。同时茶多酚由于其结构上具有苯环和羟基，它与蛋白质类有一定的亲和性，会发生络合反应，使其结合牢固，因此将它用来制作染料，有很强的着色力。所以本发明中以茶鲜叶为原料制成的天然染色剂，和现有的天然染色剂比较，不但色彩多样化，而且上染效果好、染色牢度特别是水洗牢度很好，且具有良好的耐光牢度(达到四级或四级以上，见表2为将本发明实施例1～实施例4中制得的本发明产品用于天然丝绸织物坯布的染色试验结果)。本发明产品特别是应用在丝绸织物染色方面效果更佳。因为丝绸织物比较通常的天然纤维织物不但着色更困难而且水洗牢度和耐光牢度也很差，因此从这个意义上说本发明产品弥补了现有技术的空白。并且本发明人通过大量的实验研究，优选出能与茶多酚络合并发生显色反应，而且用于天然丝织物染色颜色鲜艳、稳定、着色力强的可溶性Fe3+盐或/和可溶性的Fe2+盐或/和可溶性K+盐或/和可溶性Cu2+盐作为本发明中的媒染剂，特别是优选出作为本发明中媒染剂的硫酸铁或/和氯化铁或/和硫酸亚铁或/和或/和十二水硫酸铝钾(即明矾)或/和氯化钾或/和醋酸钾或/和硫酸铜或/和叶绿素铜钠盐
表1：茶多酚与多种金属离子的络合反应的显色结果
金属离子类别 金属离子颜色   络合反应的显色(直接观察法)   络合反应的显色(酒石酸铁法)
  Ni2+   淡绿色   淡黄绿色   淡黄色
  Bi3+   无色   白色   土红色
  Ca2+   无色   黄色浑浊   淡黄色
  Mn7+   无色   淡黄色   -
  Mn2+   紫色   淡黄色   蓝紫色
  Mg2+   无色   黄色   蓝紫色
  Zn2+   无色   白色   -
  Ag+   无色   淡黄→灰色   土色
  Fe3+   淡绿色   蓝紫色   -
  Fe2+   淡绿色   蓝紫色   -
  K+   无色   淡黄色   -
  Cr6+   橘黄色   灰绿色   -
  Cu2+   绿色   黄绿色   蓝紫色
表2：本发明实施例1～实施例4中的产品用于天然丝绸织物坯布的染色试验结果
注：表2中的试验方法为：丝织物试验方法GB/T 15552-1995
(2)本发明人在茶多酚自身氧化产生的三种色泽茶红素、茶黄素和茶褐素的基础上，通过添加可溶性金属盐离子Fe3+盐或/和K+盐或/和Cu2+盐作为媒染剂与茶多酚络合发生显色反应，呈现出蓝紫色(Fe3+盐)、淡黄色(K+盐)、绿色(Cu2+盐)等，丰富了本发明产品作为天然染色剂的色彩，使其本发明产品应用更广泛、实用性更强。同时，从表2的试验结果可见，本发明产品的染色深度、水洗牢度、摩擦牢度都达四级以上，染色效果好。
(3)由于本发明产品中的主要成分为茶多酚，不同的茶鲜叶原料其茶多酚含量不同，考虑到降低生产成本等因素，本发明人通过大量实验发现，采用4～10月份茶树鲜叶中的一芽一叶或一芽二叶或一芽三叶或一芽四叶为原料，其提取物中的茶多酚含量较高(见表3不同茶鲜叶原料的茶多酚含量分析结果)。
表3：不同茶鲜叶原料的茶多酚含量分析结果
  茶鲜叶原料   一芽一叶   一芽二叶   一芽三叶   一芽四叶   一芽五叶   老叶   茶枝
  茶多酚％   33.67   28.96   26.34   25.77   19.63   13.82   6.58
(4)本发明人通过对本发明产品制备工艺的大量研究，如茶鲜叶破碎粒度(见表4不同粒度茶叶提取的内含物组分结果)；提取茶多酚时茶鲜叶与水的用量比(见表5不同茶鲜叶与水的用量比对茶多酚提取率的影响)；提取时间(见表6不同提取时间对茶多酚提取率的影响)等等，确定了本发明中的最佳工艺参数。
表4：不同粒度茶叶提取的内含物组分结果
  粉碎粒度(目)   茶多酚(％)   咖啡碱(％)   氨基酸(％)   碳水化合物(％)   水浸出物(％)
  10   21.68   3.41   1.69   3.82   47.43
  20   21.75   3.46   1.72   3.81   47.62
  30   22.22   3.42   1.84   3.73   48.18
  40   22.41   3.55   2.06   3.92   49.26
  50   23.09   3.54   2.13   3.96   49.58
  60   23.54   3.54   2.24   4.00   49.61
  70   24.31   3.61   2.31   4.23   50.12
  80   25.26   3.67   2.34   4.37   50.36
  90   26.18   3.77   2.58   4.44   50.38
  100   28.15   4.26   2.67   4.65   51.44
注：提取温度80℃、时间9分钟、提取比例1∶30
表5：不同茶鲜叶与水的用量比对茶多酚提取率的影响
  茶鲜叶∶水   1∶10   1∶15   1∶20   1∶25   1∶30
  茶多酚(％)   17.25   18.16   18.84   17.05   16.32
  提取率(％)   71.37   75.13   77.95   70.54   67.52
表6  不同提取时间对茶多酚提取率的影响
 提取时间(分钟   1   3   5   7   9
  茶多酚(％)   11.87   15.92   18.75   19.82   21.75
  提取率(％)   49.11   65.87   77.58   82.00   83.37
(5)本发明产品中的主要成分为茶多酚(见表7茶鲜叶中提取的内含物分析结果)，由于茶多酚同时具有抗辐射、杀菌、消臭、抗衰老等作用，所以通过本发明产品染色所得的染织品也富含茶多酚，同时也具有安全、无毒、对皮肤无任何刺激和过敏性，抗菌、防辐射等保健作用。
表7：茶鲜叶中提取的内含物分析结果
  茶鲜叶粉碎粒度(目)   茶多酚(％)   咖啡碱(％)   氨基酸(％)   碳水化合物(％)   水浸出物(％)
  10   21.68   3.41   1.69   3.82   47.43
  20   21.75   3.46   1.72   3.81   47.62
  30   22.22   3.42   1.84   3.73   48.18
  40   22.41   3.55   2.06   3.92   49.26
  50   23.09   3.54   2.13   3.96   49.58
  60   23.54   3.54   2.24   4.00   49.61
  70   24.31   3.61   2.31   4.23   50.12
  80   25.26   3.67   2.34   4.37   50.36
  90   26.18   3.77   2.58   4.44   50.38
  100   28.15   4.26   2.67   4.65   51.44
(6)本发明中还通过采用微波加热进行茶多酚的提取，因而没有高温热源，消除了热梯度，有效地防止了茶多酚在提取过程中的损失，使茶多酚提取质量大大提高，且提取的时间也大大节省，成本也大大降低。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1：一种天然染色剂，其特征在于它是用茶鲜叶为原料提取茶鲜叶中的茶多酚，然后在茶多酚提取液中再加入媒染剂制成的。
其具体制备步骤如下：
选料：采用4～10月份茶树鲜叶，无腐烂、无夹杂物，无泥沙。鲜叶标准为一芽一叶；
原料清洗：清洗用水必须符合GB5749标准，反复冲洗至水清为止；
破碎：采取锤切机破碎成20目左右的颗粒；
提取：采用不锈钢提取罐通过微波加热提取，微波加热频率为2400～2500MHz，加热提取温度为60℃，提取时间为9分钟；，茶鲜叶与水的用量比(以下称提取比)为1∶20；
分离：提取完毕后得到的提取液采用膜分离得到含茶多酚的上清液；
添加媒染剂：在此含茶多酚的上清液中加入媒染剂氯化钾，氯化钾的添加量为每升上清液2克；
调节PH值：用磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液调节上述清液的PH值为4.0即得本发明产品。
将此产品应用于天然丝绸织物坯布的染色效果见上述表1所示。
实施例2～实施例11：
重复实施例1中描述的步骤，其中涉及的各项工艺参数见表8，其余同实施例1。
实施例2～实施例4的产品应用于天然丝绸织物坯布的染色效果见上述表1所示。
表8：本发明实施例2～实施例11中的各项工艺参数
Figure A20081006980700091

Claims (9)

1、一种天然染色剂，其特征在于它是用茶鲜叶为原料提取茶鲜叶中的茶多酚，然后在茶多酚提取液中再加入媒染剂制成的。
2、如权利要求1所述的天然染色剂，其特征在于它是用茶鲜叶为原料加水并通过微波加热提取茶鲜叶中的茶多酚，然后将提取液分离得到含茶多酚的上清液，在该上清液中加入媒染剂后制成的；其中媒染剂的加入量为每升上清液1～5克。
3、如权利要求1或2所述的天然染色剂，其特征在于所述茶鲜叶原料采用4～10月份茶树鲜叶中的一芽一叶、一芽二叶、一芽三叶和一芽四叶中的一种或多种；所述媒染剂为可溶性的Fe3+盐或/和可溶性的Fe2+盐或/和可溶性的K+盐或/和可溶性的Cu2+盐。
4、如权利要求3所述的天然染色剂，其特征在于所述可溶性的Fe3+盐为硫酸铁或/和氯化铁；所述可溶性的Fe2+盐为硫酸亚铁；所述可溶性的K+盐为十二水硫酸铝钾或/和氯化钾或/和醋酸钾；所述可溶性的Cu2+盐为硫酸铜或/和叶绿素铜钠盐。
5、如权利要求1～4中任一权利要求所述的天然染色剂的制备方法，其步骤为：首先将所述茶鲜叶原料用水清洗干净并破碎，然后加水并通过微波加热提取茶鲜叶中的茶多酚；提取完毕后将提取液分离得到含茶多酚的上清液，再在含茶多酚的上清液中添加媒染剂后用缓冲液调节其PH值为4～7即得产品。
6、如权利要求5所述的天然染色剂的制备方法，其中：所述将茶鲜叶原料用水清洗干净为用水反复冲洗至水清为止；所述茶鲜叶原料破碎粒度为10～100目；所述加水并通过微波加热提取茶鲜叶中的茶多酚是指加水量按茶鲜叶∶水＝1∶10～30，微波加热频率为2400～2500MHz，加热提取温度为60～100℃，提取时间为1～9分钟；所述提取液分离采用膜分离；所述添加媒染剂的量为每升上清液1～5克；所述缓冲液为磷酸氢二钠一柠檬酸。
7、如权利要求6所述的天然染色剂的制备方法，其中所述茶鲜叶原料破碎粒度为20目；所述加水量按茶鲜叶∶水＝1∶20；所述加热提取温度为60℃；所述提取时间为7～9分钟；所述添加的媒染剂为可溶性的Fe3+盐或/和可溶性的Fe2+盐或/和可溶性的K+盐或/和可溶性的Cu2+盐。
8、如权利要求7所述的天然染色剂的制备方法，其中所述可溶性的Fe3+盐为硫酸铁或/和氯化铁，所述可溶性的Fe2+盐为硫酸亚铁，所述可溶性的K+盐为十二水硫酸铝钾或/和氯化钾或/和醋酸钾，所述可溶性的Cu2+盐为硫酸铜或/和叶绿素铜钠盐。
9、如权利要求1～4中中任一权利要求所述的天然染色剂在丝绸织物染色方面的应用。
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