CN111505004B - 一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,将待测浅色彩棉纤维(浅色绿棉纤维或浅色棕棉纤维)依次进行媒染处理和溶胀处理后,置于显微镜下观察,根据显微镜下观察到的图像形貌进行鉴别:若存在色素物质且呈条带状分布于纤维中腔,则判定为天然浅色棕棉纤维;若存在色素物质且均匀分布于胞体内部,则判定为天然浅色绿棉纤维;若胞体由外至内逐渐透明或内部颜色均一,则判定为染色浅色棉纤维;所述媒染处理是将待测浅色棉纤维浸于金属离子媒染液中进行媒染,所述金属离子为Fe2+或Fe3+;所述溶胀处理是将媒染后的待测浅色棉纤维浸于NMMO溶液中进行溶胀。本发明的鉴别方法绿色环保,能有效鉴别天然浅色彩棉纤维与染色浅色棉纤维。
Description
技术领域
本发明属于新型绿色纺织材料技术领域,涉及一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法。
背景技术
天然彩色棉在纺织过程中无需经过印染、漂白和煮练等工艺过程,属新型绿色纺织材料,制成的织物质地柔软、光泽雅致,因此得到国内外棉花育种专家及纺织服装等行业的广泛关注,具有极大的市场发展潜力。
目前彩色棉产业化只有绿色棉和棕色棉两品系,由于彩色棉比普通白色棉价格昂贵,在其产业化过程中存在一些不够规范的应用,如将白色棉染色成彩色棉对应颜色冒充彩色棉,这大大影响了彩色棉行业的发展,因此,研究出一种可行的彩色棉与染色棉鉴别方法具有重要意义。
到目前为止,对于天然彩色棉与染色棉的鉴别方法已有报道。酚醛显色法(CN201710397477.1)中,根据彩色棉色素物质可与3-(4-甲氧基)苯基丙烯醛发生加成反应的机理,通过棉纤维色变规律判别纤维种类,但由于浅色彩色棉纤维色素物质含量较少,色变现象不明显,因此易造成判别误差。K元素含量分析法(CN201611178814.X)中,根据EDS图谱中是否存在K元素特征峰作为判断纤维种类的标准,但由于染料成分具有多样性,对于部分含K元素染料是否具有适用性将有待考证。铜氨溶液溶胀法(CN200710098853.3)中,利用铜氨溶液使棉样品溶胀继而通过显微镜观测,但由于溶胀剂为铜氨溶液,而铜氨溶液对氧气非常敏感,因此在溶胀过程中微量的氧气就会使纤维素发生降解,继而影响后续观测效果,且经处理后溶液回收困难,因此不利于环境友好;与此同时,由于彩色棉纤维具有生物多样性,对于颜色较浅的纤维,虽经溶胀但仍不易观测出色素物质的存在,从而造成误判。
因此,研究一种绿色环保、能有效鉴别天然彩色棉与染色棉且对浅色彩色棉纤维同样具有较好适用性的方法具有十分重要的意义。
发明内容
本发明提供一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,目的是解决现有技术存在的上述问题。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,将待测浅色彩棉纤维依次进行媒染处理和溶胀处理后,置于显微镜下观察,根据显微镜下观察到的图像形貌进行鉴别;
所述浅色彩棉纤维为浅色绿棉纤维或浅色棕棉纤维;
所述浅色绿棉纤维为颜色特征值参数满足40.00<L<73.00、1.95<a<2.30且4.10<b<10.60的棉纤维,所述浅色棕棉为颜色特征值参数满足39.00<L<73.00、2.30<a<5.80且4.10<b<12.15的棉纤维;
本发明中的颜色特征值参数L、a和b的值使用NH310色差仪测试得到。
所述媒染处理是将待测浅色彩棉纤维浸于金属离子媒染液中进行媒染,所述金属离子为Fe2+或Fe3+;
所述溶胀处理是将媒染后的待测浅色彩棉纤维浸于NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)溶液中进行溶胀。
作为优选的技术方案:
如上所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,所述媒染处理在常温(23±2℃)下进行,时间为0.5~1.5h;若媒染处理时间过短,金属离子与色素络合反应不完全,纤维颜色加深程度较小,影响最终显微镜观测效果,若处理时间过长,则不利于鉴别效率的提高。
当待测浅色彩棉纤维为浅色绿棉纤维时,所用金属离子媒染液为质量分数1~3%的Fe2+溶液;当待测浅色彩棉纤维为浅色棕棉纤维时,所用金属离子媒染液为质量分数1~2%的Fe3+溶液。
如上所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,所述Fe2+溶液为FeCl2溶液、Fe(NO3)2溶液或FeSO4溶液,所述Fe3+溶液为FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液或Fe2(SO4)3溶液,本发明的Fe2+溶液和Fe3+溶液包括但不仅限于以上几种。
如上所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,所述NMMO溶液的质量分数为84~85w%,是由质量分数为50%的NMMO溶液减压蒸馏得到,若NMMO溶液质量分数低于84%,纤维初生层、次生层胞壁未发生较大程度的溶胀,若NMMO溶液质量分数高于85%,溶剂与纤维接触后在较短时间内直接溶解,因此NMMO溶液质量分数较高或较低均不利于后续显微镜彩色棉色素位置的观测。
如上所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,所述溶胀处理的温度为80~85℃,时间为15~17min;若溶胀处理温度过低或处理时间较短,纤维溶胀不完全,若处理温度过高或处理时间较长,纤维易发生粘连甚至溶解。
如上所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,所述显微镜为光学显微镜,放大倍数为100倍。
如上所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,所述根据显微镜下观察到的图像形貌进行鉴别具体为:若存在色素物质且呈条带状分布于纤维中腔,则判定为天然浅色棕棉纤维;若存在色素物质且均匀分布于胞体内部,则判定为天然浅色绿棉纤维;若胞体由外至内逐渐透明或内部颜色均一,则判定为染色浅色棉纤维。
目前,通过基因工程等手段已成功培育出红、灰、绿、棕等多品系彩色棉,由于天然彩色棉主要成分均为纤维素且色素中均含有黄酮类化合物,因此选用合适的媒染液进行处理后,本发明的鉴别方法对其他品系彩色棉同样具有适用性。
本发明的原理如下:
彩色棉纤维与白色棉纤维的差异之一为彩色棉纤维具有色素物质,棕色棉色素物质位于纤维中腔,而绿色棉色素物质位于纤维中腔及次生层胞壁,而染色棉由染料发色,染料由外至内浸染纤维,因此可根据棉纤维发色位置的不同对纤维种类进行判别。本发明利用NMMO水溶液体系对浅色彩色棉纤维进行处理,具有N-O强极性官能团的NMMO分子可结合纤维素内1~2个羟基形成纤维素-NMMO络合物,从而使纤维素大分子结构遭到破坏发生溶胀甚至溶解;棉纤维经NMMO溶胀后,可观测到棕色棉色素未随纤维溶胀而转移;绿色棉色素随着纤维溶胀而向外层扩散,染色棉染料主要位于纤维表面,随浸染程度加大胞体内部透明面积减少;而且,溶胀试剂选用NMMO水溶液体系,具有环保性和可回收性。本发明在溶胀前采用金属离子为媒染剂对浅色彩色棉纤维进行媒染处理,彩色棉色素中含有邻羟基的黄酮类化合物,可与具有空轨道的金属离子发生络合反应,生成不溶于水的螯合物附着于纤维上加深纤维颜色,利于后续显微镜观测色素位置,因而使得本发明的鉴别方法对颜色较浅彩棉纤维具有较好的适用性,取得了预料不到的技术效果(现有技术的鉴别方法由于不经过媒染步骤,因而对浅色棉不具有鉴别效果),而对颜色较深彩棉纤维更易分辨。
有益效果:
(1)本发明的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,采用NMMO水溶液体系对浅色彩棉纤维进行溶胀处理,绿色环保且具有可回收性;
(2)本发明的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,在对浅色彩棉纤维进行溶胀处理前增加了媒染步骤,从而利于后续显微镜观测色素位置,使得该鉴别方法对颜色较浅彩棉纤维具有较好的适用性,应用范围更为广阔。
附图说明
图1为实施例1中经媒染和溶胀处理后两种天然浅色绿棉纤维和与其颜色相近的染色绿棉纤维显微镜观测图,其中a和b分别为商品编号M2和彩7的天然浅色绿棉纤维,c和d为染色浅色绿棉纤维;
图2为实施例2中经媒染和溶胀处理后两种天然浅色棕棉纤维和与其颜色相近的染色棕棉纤维显微镜观测图,其中a和b分别为商品编号石彩16和棕324的天然浅色棕棉纤维,c和d为染色浅色棕棉纤维;
图3为对比例1中未经媒染但经溶胀处理后天然浅色绿棉纤维、天然浅色棕棉纤维、染色浅色绿棉纤维和染色浅色棕棉纤维显微镜观测图,其中a和b商品编号分别为彩7和棕324,c和d分别为染色浅色绿棉纤维和染色浅色棕棉纤维。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的浅色彩棉纤维包括浅色绿棉纤维和浅色棕棉纤维;浅色绿棉纤维为颜色特征值参数满足40.00<L<73.00、1.95<a<2.30且4.10<b<10.60的棉纤维,浅色棕棉为颜色特征值参数满足39.00<L<73.00、2.30<a<5.80且4.10<b<12.15的棉纤维;颜色特征值参数L、a和b的值使用NH310色差仪测试得到。
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,步骤如下:
(1)媒染处理:将待测浅色彩棉纤维在室温下浸于质量分数1~3%的Fe2+媒染液(待测浅色彩棉纤维为浅色绿棉纤维时)或质量分数1~2%的Fe3+媒染液(待测浅色彩棉纤维为浅色棕棉纤维时)中媒染0.5~1.5h,Fe2+溶液具体为FeCl2溶液、Fe(NO3)2溶液或FeSO4溶液,Fe3+溶液具体为FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液或Fe2(SO4)3溶液;
(2)溶胀处理:减压蒸馏质量分数为50%的NMMO溶液至质量分数为84~85%,将媒染干燥后的待测浅色彩棉纤维浸于此NMMO溶液中于80~85℃的温度条件下溶胀15~17min;
(3)显微镜观测:将经过媒染和溶胀处理后的待测浅色彩棉纤维置于光学显微镜下进行观测,放大倍数为100;
(4)定性鉴别:若存在色素物质且呈条带状分布于纤维中腔,则判定为天然棕色棉纤维;若存在色素物质且均匀分布于胞体内部,则判定为天然绿色棉纤维;若胞体由外至内逐渐透明或内部颜色均一,则判定为染色棉纤维。
实施例1
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,步骤如下:
(1)媒染处理:将待测浅色绿棉纤维(不同颜色深度的两种天然浅色绿棉纤维与两种染色浅色绿棉纤维各0.5g,各棉纤维颜色特征值如表1所示)在25℃的温度条件下浸于质量分数1%的FeCl2媒染液中媒染0.5h,然后蒸馏水洗去表面浮色,于鼓风烘箱中50℃干燥2h;
(2)溶胀处理:使用旋转蒸发仪减压蒸馏质量分数为50%的NMMO溶液至质量分数为85%,将媒染干燥后的待测浅色绿棉纤维浸于此NMMO溶液中于80℃的温度条件下溶胀17min后取出,使用蒸馏水冲洗表面液体;
(3)显微镜观测:将经过媒染和溶胀处理后的待测浅色绿棉纤维置于光学显微镜下进行观测,放大倍数为100;
(4)定性鉴别:经媒染及溶胀处理后,两种天然浅色绿棉纤维及两种染色浅色绿棉纤维显微镜观测图如图1所示,可以看出,两种天然浅色绿棉纤维色素物质均分布于胞体内部,且颜色较深,于显微镜可明显观测,而两种染色浅色绿棉纤维中腔为透明,因此,天然浅色绿棉纤维和染色浅色绿棉纤维形貌具有明显差异,该方法可有效地鉴别天然浅色绿棉纤维与染色浅色绿棉纤维。
表1实施例1中各棉纤维样品的颜色特征值
实施例2
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,步骤如下:
(1)媒染处理:将待测浅色棕棉纤维(不同颜色深度的两种天然浅色棕棉纤维与两种染色棕棉纤维各0.5g,各棉纤维颜色特征值如表2所示)在25℃的条件下浸于质量分数1%的Fe2(SO4)3媒染液中媒染0.5h,然后蒸馏水洗去表面浮色,于鼓风烘箱中50℃干燥2h;
(2)溶胀处理:使用旋转蒸发仪减压蒸馏质量分数为50%的NMMO溶液至质量分数为85%,将媒染干燥后的待测浅色棕棉纤维浸于此NMMO溶液中于80℃的温度条件下溶胀17min后取出,使用蒸馏水冲洗表面液体;
(3)显微镜观测:将经过媒染和溶胀处理后的待测浅色棕棉纤维置于光学显微镜下进行观测,放大倍数为100;
(4)定性鉴别:经媒染及溶胀处理后,两种天然浅色棕棉纤维及两种染色浅色棕棉纤维显微镜观测图如图2所示,可以看出,两种天然浅色棕棉纤维色素物质呈条带状分布于纤维中腔,且颜色较深,于显微镜可明显观测,而两种染色浅色棕棉纤维中腔为透明,因此,天然浅色棕棉纤维和染色浅色棕棉纤维形貌具有明显差异,该方法可有效地鉴别天然浅色棕色棉纤维与染色浅色棕棉纤维。
表2实施例2中各棉纤维样品的颜色特征值
对比例1
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,步骤如下:
(1)溶胀处理:使用旋转蒸发仪减压蒸馏质量分数为50%的NMMO溶液至质量分数为85%,将干燥后的待测浅色彩棉纤维(商品编号为彩7的天然浅色绿棉纤维、商品编号为棕324的天然浅色棕棉纤维、染色浅色绿棉纤维和染色浅色棕棉纤维各0.5g,各棉纤维颜色特征值如表3所示)浸于此NMMO溶液中于80℃的温度条件下溶胀17min后取出,使用蒸馏水冲洗表面液体;
(2)显微镜观测:将经溶胀处理后的待测浅色彩棉纤维置于光学显微镜下进行观测,放大倍数为100;
(3)定性鉴别:经溶胀处理后的天然浅色绿棉纤维、天然浅色棕棉纤维、染色浅色绿棉纤维和染色浅色棕棉纤维显微镜观测图如图3所示,可以看出,由于天然浅色彩棉纤维未经金属离子媒染且自身色素含量较少,于显微镜观测时与染色浅色棉纤维形貌无明显差异,因此未经媒染只经溶胀处理不利于浅色彩棉与染色棉的鉴别。
表3对比例1中各棉纤维样品的颜色特征值
实施例3
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,基本同实施例1,不同之处在于步骤(1)中将质量分数1%的FeCl2媒染液替换为质量分数2%的FeSO4媒染液,显微镜观测结果为:两种天然浅色绿棉纤维色素物质均分布于胞体内部,且颜色较深,而两种染色浅色绿棉纤维中腔为透明。
实施例4
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,基本同实施例1,不同之处在于步骤(1)中将FeCl2媒染液替换为Fe(NO)2媒染液,显微镜观测结果为:两种天然浅色绿棉纤维色素物质均分布于胞体内部,且颜色较深,而两种染色浅色绿棉纤维中腔为透明。
实施例5
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,基本同实施例2,不同之处在于步骤(1)中将Fe2(SO4)3媒染液替换为Fe(NO)3媒染液,显微镜观测结果为:两种天然浅色棕棉纤维色素物质呈条带状分布于纤维中腔,且颜色较深,而两种染色浅色棕棉纤维中腔为透明。
实施例6
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,基本同实施例2,不同之处在于步骤(1)中将Fe2(SO4)3媒染液替换为FeCl3媒染液,显微镜观测结果为:两种天然浅色棕棉纤维色素物质呈条带状分布于纤维中腔,且颜色较深,而两种染色浅色棕棉纤维中腔为透明。
实施例7
一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,基本同实施例2,不同之处在于步骤(1)中媒染的时间为1.5h,步骤(2)中NMMO溶液的质量分数为84%,溶胀处理的温度为85℃,时间为15min,显微镜观测结果为:两种天然浅色棕棉纤维色素物质呈条带状分布于纤维中腔,且颜色较深,而两种染色浅色棕棉纤维中腔为透明。
Claims (7)
1.一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,其特征是:将待测浅色彩棉纤维依次进行媒染处理和溶胀处理后,置于显微镜下观察,根据显微镜下观察到的图像形貌进行鉴别;
所述浅色彩棉纤维为浅色绿棉纤维或浅色棕棉纤维;
所述浅色绿棉纤维为颜色特征值参数满足40.00<L<73.00、1.95<a<2.30且4.10<b<10.60的棉纤维,所述浅色棕棉纤维为颜色特征值参数满足39.00<L<73.00、2.30<a<5.80且4.10<b<12.15的棉纤维;
所述媒染处理是将待测浅色彩棉纤维浸于金属离子媒染液中进行媒染,所述金属离子为Fe2+或Fe3+;
所述溶胀处理是将媒染后的待测浅色彩棉纤维浸于NMMO溶液中进行溶胀。
2.根据权利要求1所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,其特征在于,所述媒染处理在常温下进行,时间为0.5~1.5h;
当待测浅色彩棉纤维为浅色绿棉纤维时,所用金属离子媒染液为质量分数1~3%的Fe2+溶液;当待测浅色彩棉纤维为浅色棕棉纤维时,所用金属离子媒染液为质量分数1~2%的Fe3+溶液。
3.根据权利要求2所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,其特征在于,所述Fe2+溶液为FeCl2溶液、Fe(NO3)2溶液或FeSO4溶液,所述Fe3+溶液为FeCl3溶液、Fe(NO3)3溶液或Fe2(SO4)3溶液。
4.根据权利要求1所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,其特征在于,所述NMMO溶液的质量分数为84~85w%。
5.根据权利要求4所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,其特征在于,所述溶胀处理的温度为80~85℃,时间为15~17min。
6.根据权利要求1所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,其特征在于,所述显微镜为光学显微镜,放大倍数为100倍。
7.根据权利要求1所述的一种天然彩色棉与染色棉的鉴别方法,其特征在于,所述根据显微镜下观察到的图像形貌进行鉴别具体为:若存在色素物质且呈条带状分布于纤维中腔,则判定为天然浅色棕棉纤维;若存在色素物质且均匀分布于胞体内部,则判定为天然浅色绿棉纤维;若纤维中腔为透明,则判定为染色浅色棉纤维。
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