CN114016307A - 山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提升蚕丝织物抗紫外线能力技术领域，具体公开了山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，通过山茶花色素染色蚕丝织物的方式实现，染色方法包括以下步骤：将山茶花色素溶于水中，调节pH范围为酸性，然后浸染蚕丝织物得到山茶花染色织物。山茶花色素主要应用在食品添加剂领域，带来天然的色彩和安全性。发明人在利用山茶花色素染色蚕丝织物的研究中发现，山茶花色素不仅色彩牢固，而且还可以增强蚕丝织物的抗紫外线能力。

Description

山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用
技术领域
本发明涉及提升蚕丝织物抗紫外线能力技术领域，具体涉及山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用。
背景技术
蚕丝面料对于人体具有很好的亲肤护肤性能，这主要得益于蚕丝的主要成分是丝素蛋白和丝胶。其中丝胶是构成蚕丝纤维外层组织的蛋白质，对人体具有亲和性、天然的保湿性能、抗氧化性能、抗菌、抗静电作用以及安全无副作用的特性；丝素蛋白的螺旋蛋白结构含有亲水基团，不仅可吸收水分，同时还可形成一层膜，减少水分流失。而丝素蛋白的丝素肽中的乙氯酸遇到紫外线会发生光化反应，阻挡紫外线的伤害，赋予了蚕丝面料一定的抗紫外线功能，但是整体而言还不够强大。
染色是蚕丝面料制备的重要工序，不同的染色工艺在为蚕丝面料带来各种色彩的同时，也可以赋予蚕丝面料新的性能。用于蚕丝面料染色的染料主要是合成染料和天然染料。合成染料尽管有色谱齐全、染色牢度高、拼色容易等有点，但主要为煤焦油染料，容易带来环境污染问题，还可能引发各种皮肤病，降低蚕丝面料的性能。天然染料主要来自植物、动物体内的天然色素和有机物质，相较合成染料而言，对环境污染小且对人体皮肤温和，如靛蓝、茜草、胭脂红等。
山茶花为山茶科山茶属植物，又名茶花，同属植物有220种以上，资源十分丰富，其中浙江现有山茶属植物20种，山茶花园艺品种约200种。山茶花的花色有白色、粉红、玫瑰红、深红等，含有丰富的色素，是开发天然色素的良好资源。目前山茶花色素的研究主要集中其抗氧化性能而应用在食品添加剂上。目前将山茶花色素作为天然染料应用在蚕丝织物染色上的研究还比较少见，仅上世纪90年代日本报道可应用于蚕丝织物染色，具有色牢度高的优点。但利用山茶花色素提高蚕丝织物的抗紫外线能力的研究尚未见报道。
发明内容
针对进一步提升蚕丝织物抗紫外线能力的问题，本发明的目的在于提供山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，在面对蚕丝织物抗紫外线能力提升的问题时，可以利用山茶花色素染色达到提升效果。
本发明提供如下的技术方案：
山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，所述应用通过山茶花色素染色蚕丝织物的方式实现，染色方法包括以下步骤：
(1)将山茶花色素溶于水中，调节pH范围为酸性，然后浸染蚕丝织物得到山茶花染色织物。
现有关于山茶花成分在抗紫外线上的应用研究主要是山茶花油或者山茶花精油，实际上是一种不饱和油脂，具有很好的抗紫外线能力，主要应用于化妆品上。而山茶花色素主要应用在食品添加剂领域，带来天然的色彩和安全性。发明人在利用山茶花色素染色蚕丝织物的研究中发现，山茶花色素不仅色彩牢固，而且还可以增强蚕丝织物的抗紫外线能力，这是关于山茶花色素在蚕丝织物抗紫外线领域的首次报道。
作为本发明的优选，山茶花色素与水的重量比为1：(2000～20000)；醋酸溶液调节pH值；pH值调节范围为2～6。山茶花色素在酸性环境下的染色牢固性较好，色泽稳定。
作为本发明的优选，浸染温度为55～95℃，浸染时间25～65min。
作为本发明的优选，染色方法还包括如下的步骤(2)：将山茶花染色织物在金属离子化合物和水制备的媒染液中进行媒染，得到媒染蚕丝织物；
所述金属离子化合物为硫酸铜、三氧化二铬或氯化铬。
将金属离子化合物在山茶花色素染色后进行媒染，可以改变山茶花色素带来的色泽，赋予蚕丝织物更丰富的色彩选择。发明人研究发现，从媒染剂中选择合适金属离子化合物与山茶素配合使用，可获得针对特定波长紫外线的抗紫外线能力，增强山茶花色素的抗紫外线效果，其中氯化铬可以进一步增强蚕丝织物抗低频紫外线波长的能力，而硫酸铜还可以进一步增强整体的紫外防护能力，三氧化二铬则能同时提升抗中频紫外线能力，这种媒染剂和山茶花色素合用来增强蚕丝织物就特定波长以及整体抗紫外线能力的效果目前尚未被注意到。
在对不同环境下防紫外线需求多样化的当下，这种提升蚕丝面料的抗紫外线能力，尤其是特定环境下的抗紫外线能力，满足市场需求显得非常重要。
作为本发明的优选，步骤(2)所用的媒染液中，金属离子化合物与水的重量比为1:(30～70)。
作为本发明的优选，步骤(2)中媒染的浴比为1：(30～70)。
作为本发明的优选，步骤(2)中媒染温度为40～80℃，媒染时间为20～60min。
作为本发明的优选，山茶花色素经以下过程制备得到：将山茶花花瓣切碎后与有机溶剂混合，然后超声提取获得提取混合液，将提取混合液经循环冷却蒸馏法处理得到山茶花色素提取液，蒸馏温度为75～85℃，然后将山茶花色素提取液经索氏提取、抽滤，然后离心分离后处理，收集上清液并烘干，得到山茶花色素。
发明人的研究发现，山茶花色素的提取制备工艺对于山茶花色素提升蚕丝织物的抗紫外线能力具有重要影响，这可能是由于不同的提取工艺下得到的山茶花色素中其他成分以及各成分的含量不同所致，而且进一步的研究表明，山茶花色素提取率高并不意味着具有更强的蚕丝织物抗紫外线能力，通过合适的制备工艺获取合适的以山茶花色素为主，同时含有部分特定组分的山茶花色素提取物对提升蚕丝织物抗紫外线能力具有积极意义。
作为本发明的优选，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙酸乙酯和二氯甲烷中的一种或多种混合；
山茶花花瓣与有机溶剂的重量比为1:6～20；
超声功率为100～600W，超声时间20～60min，超声提取温度为20～60℃；
循环冷却蒸馏的循环次数为7～10次。
作为本发明的优选，染色方法还包括如下的步骤(3)：将媒染蚕丝织物浸渍于护肤试剂的水乳液中，取出烘干；
护肤试剂为水杨酸钠、羟苯甲酯、烟酰胺、生育酚乙酸酯、维生素E、硬脂酸异丙酯、泛醇、植物甾醇、橄榄果渣油、月桂酰基谷氨酸钠、透明质酸钠、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
在蚕丝织物上进一步负载护肤试剂，进一步赋予蚕丝织物护肤效果。
本发明的有益效果如下：
本发明提供了山茶花色素在增强蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，能够明显的增强蚕丝织物的抗紫外线能力，同时将山茶花色素与特定的金属离子化合物配合使用，在赋予蚕丝织物特定色彩的同时，还可以增强蚕丝织物对特定紫外线波长的防护能力；通过合理改善山茶花色素的提取方法，进一步提升了山茶花色素增强蚕丝织物抗紫外线的能力。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
实施例1
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，包括以下步骤：
(1)将0.2g山茶花色素溶于400mL去离子水中，用醋酸溶液调节pH值至5，然后85℃下浸染蚕丝织物片40min，得到山茶花染色织物；
其中，山茶花色素经以下过程制备：
将30g山茶花花瓣切碎后与500ml甲醇混合，然后超声300W功率下提取40min，提取温度40℃，获得提取混合液，将提取混合液经循环冷却蒸馏法处理得到山茶花色素提取液，蒸馏温度为80℃，循环冷却蒸馏的循环次数为9次，然后将山茶花色素提取液经索氏提取、抽滤，然后离心分离后处理，收集上清液并烘干，得到山茶花色素。
实施例2
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，包括以下步骤：
(1)将0.02g山茶花色素溶于400mL去离子水中，用醋酸溶液调节pH值至6，然后95℃下浸染蚕丝织物片25min，得到山茶花染色织物；
其中，山茶花色素经以下过程制备：
将30g山茶花花瓣切碎后与230ml甲醇混合，然后超声100W功率下提取60min，提取温度60℃，获得提取混合液，将提取混合液经循环冷却蒸馏法处理得到山茶花色素提取液，蒸馏温度为85℃，循环冷却蒸馏的循环次数为10次，然后将山茶花色素提取液经索氏提取、抽滤，然后离心分离后处理，收集上清液并烘干，得到山茶花色素。
实施例3
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，包括以下步骤：
(1)将0.02g山茶花色素溶于400mL去离子水中，用醋酸溶液调节pH值至2，然后55℃下浸染蚕丝织物片65min，得到山茶花染色织物；
其中，山茶花色素经以下过程制备：
将30g山茶花花瓣切碎后与750ml甲醇混合，然后超声600W功率下提取20min，提取温度20℃，获得提取混合液，将提取混合液经循环冷却蒸馏法处理得到山茶花色素提取液，蒸馏温度为75℃，循环冷却蒸馏的循环次数为7次，然后将山茶花色素提取液经索氏提取、抽滤，然后离心分离后处理，收集上清液并烘干，得到山茶花色素。
实施例4
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，与实施例1的不同之处为，还包括步骤(1)后施加以下步骤(2)：将山茶花染色织物在金属离子化合物和水制备的媒染液中进行媒染，得到媒染蚕丝织物；
其中，媒染液中所用金属离子化合物为三氧化二铬，三氧化二铬与水的重量比为1:70；媒染的浴比为1:50；媒染温度为50℃，媒染时间为40min。
实施例5
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，与实施例1的不同之处为，还包括步骤(1)后施加以下步骤(2)：将山茶花染色织物在金属离子化合物和水制备的媒染液中进行媒染，得到媒染蚕丝织物；
其中，媒染液中所用金属离子化合物为硫酸铜，硫酸铜与水的重量比为1:50；媒染的浴比为1：70；媒染温度为80℃，媒染时间为20min。
实施例6
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，与实施例1的不同之处为，还包括步骤(1)后施加以下步骤(2)：将山茶花染色织物在金属离子化合物和水制备的媒染液中进行媒染，得到媒染蚕丝织物；
其中，媒染液中所用金属离子化合物为氯化铬，氯化铬与水的重量比为1:30；媒染的浴比为1：30；媒染温度为40℃，媒染时间为60min。
实施例7
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，与实施例1的不同之处为，山茶花色素制备过程中省略循环冷却蒸馏法处理步骤。
实施例8
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，与实施例4的不同之处为，山茶花色素制备过程中省略循环冷却蒸馏法处理步骤。
实施例9
一种提高蚕丝织物抗紫外线能力的染色方法，与实施例1的不同之处为，山茶花色素经以下过程制备：将30g山茶花花瓣切碎后与500ml去离子水混合，用盐酸调节pH值为2.0，然后超声300W功率下提取40min，提取温度40℃，获得提取混合液，将提取混合液借鉴专利CN101921494B的处理方法采用大孔吸附树脂吸附，然后洗脱，然后将洗脱液经索氏提取、抽滤，然后离心分离后处理，收集上清液并烘干，得到山茶花色素。
其中，大孔树脂吸附和洗脱条件为：采用LX-68大孔吸附树脂25℃恒温震荡吸附至上清液中吸光度保持不变，然后乙醇静态洗脱树脂得到洗脱液。
对比例1
与实施例4的不同之处为，步骤(2)中媒染液中所用金属离子化合物为四氯化锡。
对比例2
与实施例4的不同之处为，步骤(2)中媒染液中所用金属离子化合物为硝酸铝。
对比例3
与实施例4的不同之处为，步骤(2)中媒染液中所用金属离子化合物为氯化镍。
对比例4
与实施例1的不同之处为，循环冷却蒸馏温度为100℃。
对比例5
与实施例1的不同之处为，循环冷却蒸馏温度为65℃。
各实施例和对比例经最终处理后获得的蚕丝织物的抗紫外线能力测试，结果如下表1所示。
其中，防紫外线测试标准GB/T17032-1997，温州市大荣纺织仪器有限公司，YG(B)912E型纺织品防紫外性能测试仪。
表1各染色方法获得的蚕丝织物的抗紫外线能力结果
项目 UPF防护系数 UVA透射比 UVB透射比
原蚕丝织物 15.46 9.42 4.24
实施例1 108.86 2.26 0.49
实施例2 108.74 2.31 0.48
实施例3 108.69 2.28 0.49
实施例4 156.62 0.42 0.22
实施例5 127.91 1.47 0.41
实施例6 83.44 2.06 0.83
实施例7 103.43 2.16 0.43
实施例8 124.96 1.74 0.33
实施例9 104.16 2.64 0.46
对比例1 63.58 2.64 1.2
对比例2 65.10 2.9 0.91
对比例3 73.48 2.71 0.84
对比例4 95.62 2.53 0.49
对比例5 104.66 2.23 0.41
通过上表中测试数据可知，与纯蚕丝织物相比，如实施例1-3所示，将蚕丝织物经山茶花色素染色后可以明显的提升其抗紫外线能力，包括UPF防护系数明显增强，UVA透射比(UVA为低频紫外线)和UVB透射比(UVB为中频紫外线)明显降低。而将山茶花色素染色后的蚕丝织物再经特定金属离子化合物，如三氧化二铬、硫酸铜或氯化铬媒染后，抗紫外线能力得到进一步提升，如实施例4-6所示，其中三氧化二铬配合山茶色素可以全面提升防紫外线能力，而硫酸铜虽然对中频紫外线的防抗能力提升有限，但是整体防护以及防低频紫外线能力得到提升，氯化铬则能进一步提升防中频紫外线的能力。但是并非所有的金属离子化合物均能达到相应的效果，如对比例1-3所示，当采用硝酸铝等作为媒染剂时，抗紫外线能力明显下降。而进一步的研究发现，山茶花色素的提取工艺对抗紫外线能力也有影响，如实施例7-9以及对比例4-6所示，与实施例1或实施例4相比，改变山茶花色素的提取工艺，抗紫外线能力有所下降。

Claims (10)

1.山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，所述应用通过山茶花色素染色蚕丝织物的方式实现，染色方法包括以下步骤：
（1）将山茶花色素溶于水中，调节pH范围为酸性，然后浸染蚕丝织物得到山茶花染色织物。
2.根据权利要求1所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，山茶花色素与水的重量比为1：（2000~20000）；醋酸溶液调节pH值；pH值调节范围为2～6。
3.根据权利要求1所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，浸染温度为55~95℃，浸染时间25~65min。
4.根据权利要求1所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，染色方法还包括如下的步骤（2）：将山茶花染色织物在金属离子化合物和水制备的媒染液中进行媒染，得到媒染蚕丝织物；
所述金属离子化合物为硫酸铜、三氧化二铬或氯化铬。
5.根据权利要求4所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，步骤（2）所用的媒染液中，金属离子化合物与水的重量比为1:（30~70）。
6.根据权利要求4所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，步骤（2）中媒染的浴比为1：（30~70）。
7.根据权利要求4所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，步骤（2）中媒染温度为40~80℃，媒染时间为20~60min。
8.根据权利要求1至7任一所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，山茶花色素经以下过程制备得到：将山茶花花瓣切碎后与有机溶剂混合，然后超声提取获得提取混合液，将提取混合液经循环冷却蒸馏法处理得到山茶花色素提取液，蒸馏温度为75～85℃，然后将山茶花色素提取液经索氏提取、抽滤，然后离心分离后处理，收集上清液并烘干，得到山茶花色素。
9.根据权利要求8所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，
所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙酸乙酯和二氯甲烷中的一种或多种混合；
山茶花花瓣与有机溶剂的重量比为1: 6~20；
超声功率为100~600W，超声时间20~60min，超声提取温度为20~60℃；
循环冷却蒸馏的循环次数为7～10次。
10.根据权利要求4所述的山茶花色素在提高蚕丝织物抗紫外线能力上的应用，其特征在于，染色方法还包括如下的步骤（3）：将媒染蚕丝织物浸渍于护肤试剂溶液中，取出烘干；
护肤试剂为水杨酸钠、羟苯甲酯、烟酰胺、生育酚乙酸酯、维生素E、硬脂酸异丙酯、泛醇、植物甾醇、橄榄果渣油、月桂酰基谷氨酸钠、透明质酸钠、聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
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