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基于姜黄素天然染料为母体的结构改性、复配与应用

作　者: 张婧
导　师: 罗艳
学　校: 东华大学
专　业: 应用化学
关键词: 姜黄素酯化改性复配日晒牢度染色性能
分类号: TQ611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

与合成染料相比,天然染料上染织物对皮肤无致癌性和致敏性,且兼具生物可降解性和环境相容性优点。然而,天然染料稳定性相对较差,易受光、热和金属离子等环境因素影响引起变、褪色,此为推广应用的障碍。姜黄素作为一种具有1,3-二酮结构的天然染料,其色泽效果良好,且染色工艺简单,上染率高。但由于姜黄素分子两端羟基的供电子效应,使其共轭体系的电子云密度较高,在光照条件下染料吸收光能,能级升高,极易发生氧化反应使染料的发色体系遭到破坏进而分解褪色。故其上染织物的日晒牢度极差。鉴此,本文通过两种途径提高姜黄素上染织物的日晒牢度。第一种改善途径基于对姜黄素进行乙酯化与丁酯化反应降低共轭体系电子云密度以提高其日晒牢度,采用紫外可见分光光度仪、FT-IR、熔点仪、1H-NMR等分析测试手段对改性产物进行结构表征并优化反应条件；将改性前后的姜黄素上染织物,测定染色样品的日晒牢度、皂洗牢度、摩擦牢度及匀染性。第二种改善途径基于减少姜黄素氧化反应过程中链引发阶段的自由基或直接捕获自由基反应链中的自由基,以阻断自由基链反应,通过选取应用广泛且相对廉价易得的抗氧化剂BHA(3-叔丁基-4-羟基苯甲醚)、抗坏血酸(L-3-氧代苏己糖醛酸内酯)、没食子酸正丙酯及榭皮素[2-(3,4-二羟苯基)-3,5,7-三羟基-4H-1-苯并吡喃-4-酮],与姜黄素进行复配；将复配前后的姜黄素对织物进行上染,测定染色样品的日晒牢度、皂洗牢度、摩擦牢度及匀染性并优化染色条件。所得结论如下：(一)对姜黄素进行乙酯化改性,最优条件为乙酸酐用量5ml/g姜黄素,催化剂浓硫酸用量0.05mL/g姜黄素,60℃C反应6h,产率65%；对姜黄素进行丁酯化改性,最优条件为丁酸酐用量2g/g姜黄素,催化剂对甲基苯磺酸用量0.02g/g姜黄素,60℃反应7h,产率38%。(二)双酯化姜黄素上染羊毛织物日晒牢度比姜黄素有所提高,上染腈纶、涤纶、锦纶、棉、醋酯织物日晒牢度未提高。与姜黄素相比,无助剂条件下上染羊毛织物,乙酯化姜黄素日晒牢度提高1-2级,丁酯化提高1级；有助剂条件下上染羊毛,乙酯化姜黄素日晒牢度提高2-3级,丁酯化提高1-2级。有助剂与无助剂条件下两种酯化姜黄素染色品的日晒牢度、皂洗牢度、摩擦牢度及匀染性均有所提高,且有助剂条件下染色比无助剂条件下提高更多。(三)与姜黄素相比,经抗氧化剂BHA、抗坏血酸、没食子酸正丙酯及槲皮素复配姜黄素使除毛以外纤维的表观色深K/S值降低。复配姜黄素上染腈纶、锦纶、涤纶、棉、醋酯织物日晒牢度提高0.5-1级,上染毛织物日晒牢度提高0.5-2级。榭皮素与没食子酸正丙酯协同复配姜黄素上染毛织物日晒牢度提高2级。(四)用榭皮素与没食子酸正丙酯协同复配染料上染羊毛织物,助剂使表观色深K/S值增大,匀染性得到提高,但对日晒牢度与耐摩擦牢度没有影响。Al3+、Cu2+、Zn2+做媒染剂,复配姜黄素上染羊毛织物,表观色深K/S值增大,但匀染性稍有降低。三种金属离子,Cu2+匀染性最好,且日晒牢度及醋酯沾提高0.5级；Al3+、Zn2+的日晒牢度未提高,且原样变化与未媒染相比有所降低。(五)使用JFC与NNO做助剂,采用无水硫酸铜做媒染剂进行媒染,可使榭皮素与没食子酸正丙酯共同复配的姜黄素上染羊毛织物得到更高的日晒牢度。

全文目录

摘要  7-10
ABSTRACT  10-13
第一章绪论  13-31
  1.1 天然染料概况  13
  1.2 天然染料的分类  13-17
    1.2.1 按来源分类  13-14
    1.2.2 按化学结构分类  14-17
  1.3 天然染料的染色  17-29
    1.3.1 天然染料染色机理  17
    1.3.2 天然染料染色方法  17-18
    1.3.3 影响天然染料染色效果的因素  18-19
    1.3.4 天然染料用于染色的日晒色牢度问题  19-23
    1.3.5 天然染料的经济及环境问题  23-24
    1.3.6 改善天然染料应用性能的研究进展  24-29
  1.4 天然染料的研究展望  29
  1.5 本课题的设计思路及研究内容  29-31
    1.5.1 设计思路  29-30
    1.5.2 研究内容  30-31
第二章姜黄素母体结构改性方法筛选及结构表征  31-38
  2.1 引言  31
  2.2 实验部分  31-33
    2.2.1 实验材料  31-32
    2.2.2 实验仪器  32
    2.2.3 实验内容  32-33
  2.3 结果与讨论  33-37
    2.3.1 不同酯化方法酯化姜黄素的产率  33-34
    2.3.2 酰化改性姜黄素的结构表征  34-37
  2.4 结论  37-38
第三章天然染料姜黄素酯化条件最优化  38-46
  3.1 引言  38
  3.2 实验部分  38-40
    3.2.1 实验材料  38
    3.2.2 实验仪器  38
    3.2.3 实验内容  38-40
  3.3 结果与讨论  40-45
    3.3.1 姜黄素乙酯化反应条件最优化  40-43
    3.3.2 姜黄素丁酯化反应条件最优化  43-45
  3.4 结论  45-46
第四章姜黄素酯化后染色性能  46-52
  4.1 引言  46
  4.2 实验部分  46-48
    4.2.1 实验材料  46
    4.2.2 实验仪器  46-47
    4.2.3 实验内容  47-48
  4.3 结果与讨论  48-51
    4.3.1 姜黄素酯化前后对多纤维织物上染的颜色参数  48-50
    4.3.2 姜黄素酯化前后对羊毛织物染色性能  50-51
  4.4 结论  51-52
第五章天然染料复配以提高其染色性  52-61
  5.1 引言  52
  5.2 实验部分  52-55
    5.2.1 实验材料  52-53
    5.2.2 实验仪器  53
    5.2.3 实验内容  53-55
  5.3 结果与讨论  55-59
    5.3.1 复配药剂的筛选  55-56
    5.3.2 姜黄素复配前后对多纤维织物的染色参数  56-58
    5.3.3 姜黄素复配前后对羊毛织物的染色性能  58
    5.3.4 助剂对复配姜黄素上染毛织物的影响  58
    5.3.5 媒染剂对复配姜黄素上染毛织物的影响  58-59
  5.4 结论  59-61
第六章结论与展望  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-67
攻读学位期间发表的学术论文目录  67-68
致谢  68

基于姜黄素天然染料为母体的结构改性、复配与应用

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