摘 要：從漢麻加工的廢棄物二粗落麻中提取黃酮，采用紅外及紫外光譜對(duì)提取物的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行表征，并將其應(yīng)用于苧麻織物的功能整理。探討了陽離子改性前處理工藝、抗紫外整理溫度和時(shí)間、整理液pH、媒染方式對(duì)織物抗紫外性能的影響，并研究了苧麻織物的抗氧化性能。結(jié)果表明：黃酮提取液具有良好的紫外吸收及抗氧化性能；采用預(yù)媒染工藝對(duì)陽離子改性苧麻織物進(jìn)行整理，在整理液pH為3、整理溫度90 ℃、整理時(shí)間1h的條件下，織物的UPF值為49.81，自由基清除率達(dá)89.4%，且水洗后仍保持良好的抗紫外和抗氧化性能。
關(guān)鍵詞：抗紫外整理；漢麻二粗落麻；黃酮；陽離子改性；苧麻織物
苧麻織物具有良好的透氣性和涼爽感，是深受人們青睞的夏季服裝面料[1]。夏季紫外線強(qiáng)烈，長(zhǎng)期暴露在紫外線下的皮膚會(huì)產(chǎn)生一定程度的紅斑、脫皮，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)皮膚癌[2]。因此，抗紫外研究越來越受到人們的重視。苧麻織物本身的抗紫外性能比較低[3]，對(duì)其進(jìn)行抗紫外整理可以有效保護(hù)人體健康。在抗紫外整理劑中，植物基抗紫外整理劑具有無毒、環(huán)境污染小的特點(diǎn)，且來源非常廣泛，引起了人們很大的關(guān)注[4]。據(jù)報(bào)道，從漢麻中可以分離出黃酮、多酚等化合物[5-6]。黃酮類化合物大多數(shù)為C6-C3-C6的衍生物，由兩個(gè)含有酚羥基的苯環(huán)通過中間的C3鏈連接而成[7]，其特有的交叉共軛體系使其具有良好的抗紫外性能[8]。研究證明，漢麻中的黃酮類化合物可以采用熱水浸提、超聲波輔助提取、水提醇沉[9]等方法提取。漢麻的二粗落麻是漢麻原莖在拉松、開松等加工過程中分離出的廢棄物，仍然含有一定的黃酮類化合物，可以將其提取出來用于織物的功能整理，提高漢麻的資源利用率，但目前對(duì)它的研究還較少。苧麻織物最主要的化學(xué)成分是纖維素，對(duì)黃酮等陰離子的結(jié)合力及吸附力較弱[10]。本文以漢麻二粗落麻黃酮提取液為整理劑，將其應(yīng)用于苧麻織物的抗紫外整理，研究織物的陽離子改性前處理工藝、整理溫度、整理時(shí)間、整理液pH以及媒染工藝對(duì)苧麻織物抗紫外性能的影響。
1試驗(yàn)部分
1.1織物、藥品與儀器
織物 漢麻二粗落麻（武漢漢麻生物科技有限公司），苧麻織物（湖北華辰麻紡織有限公司）
藥品 3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨（畢得醫(yī)藥），水楊酸（上海易恩化學(xué)技術(shù)有限公司），氫氧化鈉、乙酸、乙醇、七水合硫酸亞鐵、30%過氧化氫、氯化鋁（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），蘆?。兌?7%，上海麥克林生化科技股份有限公司），黃酮提取液（自制）
儀器 ML104/02電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司]，HH-42 數(shù)顯恒溫?cái)嚢柩h(huán)水箱（常州國華電器有限公司），DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），YG902C防紫外線透過及防曬保護(hù)測(cè)試儀（寧波大禾儀器有限公司），TU-1950紫外可見分光光度計(jì)（北京普析），3-18R冷凍離心機(jī)（上海托莫斯科學(xué)儀器有限公司），SCIENT2-12N冷凍干燥機(jī)（寧波新芝生物科技股份有限公司），RE-52AA 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（亞榮儀器有限公司），IRTracer-100傅里葉變換紅外光譜儀（日本島津），HZQ-X100恒溫振蕩箱（江蘇太倉市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠）
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1黃酮提取液的制備
取適量漢麻二粗落麻，浴比1∶10，加熱至95 ℃，保溫2h，過濾殘?jiān)蟮玫近S酮提取液。
1.2.2黃酮提取物的制備
取100mL黃酮提取液，離心后取上層清液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、冷凍干燥后得到黃酮提取物。
1.2.3苧麻織物的陽離子改性
將苧麻織物按照浴比1∶50完全浸沒在陽離子改性液中（20g/L3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、10g/LNaOH），于80 ℃改性60min，烘干后得到陽離子改性苧麻織物。
1.2.4整理工藝
（1）直接整理法
陽離子改性苧麻織物→投入提取液中，浴比1∶50，pH為3~11，溫度為40~100 ℃，整理一定時(shí)間（0.5~3.0）h→烘干。
（2）媒染法
預(yù)媒染法 陽離子改性苧麻織物→媒染劑預(yù)處理（氯化鋁5g/L，固液比1∶25，70 ℃處理0.5h）→投入整理液中（固液比1∶50，pH3~11，溫度40~100℃）整理一定時(shí)間（0.5~3.0）h→烘干。
后媒染法 陽離子改性織物→投入整理液中（固液比1∶50，pH3~11，溫度40~100 ℃）整理一定時(shí)間（0.5~3.0）h→媒染劑后處理（氯化鋁5g/L，固液比1∶25，70 ℃處理0.5h）→烘干。
1.2.5織物水洗
將織物按照浴比1∶50浸沒在水中，放入恒溫振蕩箱中，在轉(zhuǎn)速140r/min、溫度40 ℃條件下振蕩0.5 h后烘干。
1.3測(cè)試方法
1.3.1提取液的紫外吸收光譜
采用TU-1950紫外可見分光光度計(jì)測(cè)試提取液在200~800nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)紫外吸光度。
1.3.2黃酮提取物的紅外光譜
用IRTracer-100傅里葉變換紅外光譜儀在4 000~400 cm-1范圍對(duì)黃酮提取物進(jìn)行紅外光譜分析。
1.3.3織物的抗紫外性能
參照GB/T6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》對(duì)織物進(jìn)行調(diào)濕，然后參照GB/T18830—2009《紡織品 防紫外線性能評(píng)定》測(cè)定苧麻織物的紫外線防護(hù)系數(shù)UPF值。
1.3.4織物的抗氧化性能
抗氧化性能采用羥基自由基消除法測(cè)試。
分別配制濃度均為6mmol/L的硫酸亞鐵溶液、水楊酸-乙醇溶液、過氧化氫溶液，在樣品試管中加入待測(cè)樣、硫酸亞鐵溶液2mL、水楊酸-乙醇溶液2mL、過氧化氫溶液2mL；空白樣試管中加入待測(cè)樣、硫酸亞鐵溶液2mL、過氧化氫溶液2mL；對(duì)照樣試管中加入硫酸亞鐵溶液2mL、水楊酸-乙醇溶液2mL、過氧化氫溶液2mL。其中：如果待測(cè)樣為固體物質(zhì)，則加入固體物0.05 g；如果待測(cè)物質(zhì)為液體，則加入2mL待測(cè)液。加入去離子水稀釋到20mL，37 ℃靜置30min。試驗(yàn)結(jié)束后在610nm波長(zhǎng)下測(cè)試吸光度，按式（1）計(jì)算樣品的抗氧化性能。
2結(jié)果與討論
2.1黃酮提取物的紅外光譜分析
漢麻二粗落麻提取物及蘆丁（黃酮類化合物的模型標(biāo)準(zhǔn)物）的紅外光譜如圖1所示。
圖1紅外光譜圖
圖1中，漢麻二粗落麻提取物在3402cm-1有一個(gè)很寬的吸收峰，這是羥基的伸縮振動(dòng)特征吸收峰，2927cm-1處為C—H的特征吸收峰，1620cm-1附近的吸收峰是C=O雙鍵伸縮振動(dòng)引起的。同時(shí)，1261cm-1可能為C—O的伸縮振動(dòng)吸收峰，這種類型的吸收峰代表黃酮環(huán)上有醇類的C—O鍵或C—O—C醚鍵；1076cm-1和1 041cm-1處的吸收峰由C—C鍵的伸縮振動(dòng)引起。從圖1中可以看出，黃酮粗提取物的紅外光譜圖與蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品相似，由此可以推測(cè)，漢麻二粗落麻提取物中含有黃酮類化合物。
2.2黃酮提取液的紫外吸收光譜
將黃酮提取液稀釋10倍后進(jìn)行紫外光譜掃描，結(jié)果如圖2所示。
圖2黃酮提取液的紫外吸收光譜
由圖2可知，提取液在200~400nm范圍內(nèi)的紫外光區(qū)吸光度相對(duì)較大，在222nm處出現(xiàn)峰值。根據(jù)紫外光譜理論及分子中電子躍遷規(guī)律可知，提取液在210~250nm范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收，這是因?yàn)辄S酮分子中存在兩個(gè)雙鍵的共軛體系，說明漢麻二粗落麻黃酮提取液對(duì)日光紫外線具有一定的吸收作用。
2.3織物陽離子改性前處理對(duì)抗紫外性能的影響
苧麻織物最主要的化學(xué)成分是纖維素，難以吸附溶液中帶負(fù)電荷的黃酮等化合物，因此對(duì)苧麻織物進(jìn)行陽離子改性前處理來提高其吸附性能。采用直接整理法，將織物投入黃酮提取液中，在90 ℃條件下整理1h后測(cè)試其抗紫外性能。結(jié)果如表1所示。
表1不同苧麻織物的抗紫外性能
由表1可知，經(jīng)抗紫外整理的苧麻織物及陽離子改性苧麻織物的UPF值均有所提高，這是由于黃酮提取液對(duì)紫外線具有一定的吸收性能。后者的抗紫外性能較前者有所提高，是由于黃酮在溶液中帶負(fù)電荷，與纖維素纖維上的負(fù)電荷相排斥，因此苧麻織物對(duì)它的吸附量比較低；而陽離子改性苧麻織物具有陽離子基團(tuán)，促進(jìn)了其對(duì)黃酮的吸附，因此抗紫外性能最好。
2.4整理溫度對(duì)織物抗紫外性能的影響
在整理時(shí)間1h、pH不變的條件下，在不同溫度（40~100 ℃）下對(duì)陽離子改性苧麻織物進(jìn)行整理，研究整理溫度對(duì)織物抗紫外性能的影響。結(jié)果如圖3所示。
圖3整理溫度對(duì)織物抗紫外性能的影響
由圖3可知，隨著溫度的升高，織物的UPF值先提高后趨于穩(wěn)定。這是由于溫度較低時(shí)，黃酮在溶液中的擴(kuò)散速率較小，隨著溫度的升高，黃酮的擴(kuò)散速率逐漸增大，苧麻織物上的陽離子基團(tuán)與黃酮的碰撞頻率增加，黃酮的吸附量也隨之增大，當(dāng)溫度為90℃時(shí)達(dá)到最大值。隨后再升高溫度，由于織物對(duì)黃酮的吸附已達(dá)到飽和，織物的UPF值趨于穩(wěn)定。綜合考慮，整理溫度以90 ℃為宜。
2.5整理時(shí)間對(duì)織物抗紫外性能的影響
在整理溫度90℃、pH不變的條件下，在不同時(shí)間（0.5~3.0 h）下對(duì)陽離子苧麻織物進(jìn)行整理，研究整理時(shí)間對(duì)織物抗紫外性能的影響。結(jié)果如圖4所示。
圖4整理時(shí)間對(duì)織物抗紫外性能的影響
由圖4可知，隨著時(shí)間的增加，織物的UPF值先增加，后變化不明顯。這是由于陽離子改性苧麻織物與溶液中的黃酮產(chǎn)生定位吸附，整理時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)黃酮的吸附量就越多，但由于苧麻織物上的陽離子基團(tuán)有限，因此當(dāng)吸附量達(dá)到飽和的時(shí)候，繼續(xù)延長(zhǎng)整理時(shí)間，抗紫外性能變化不明顯。綜合考慮，整理時(shí)間以1.0h為宜。
2.6整理液pH對(duì)織物抗紫外性能的影響
黃酮提取液呈弱酸性，因此pH對(duì)其在苧麻織物上的吸附性有一定的影響。在整理溫度90℃，整理時(shí)間1.0 h的條件下，調(diào)節(jié)整理液pH（3~11），對(duì)陽離子改性苧麻織物進(jìn)行整理。結(jié)果如圖5所示。
圖5整理液pH對(duì)織物抗紫外性能的影響
由圖5可知：在酸性條件下，織物的UPF值隨著pH的增大而降低；在堿性條件下，隨著整理液pH的增大，織物的UPF值先增加后降低。這是由于陽離子改性苧麻纖維表面帶有正電荷，且pH越低纖維所帶的正電荷數(shù)量越多，而黃酮提取液中的功能團(tuán)帶負(fù)電荷，在pH較低的情況下，二者之間可以形成電荷引力，因此較低的pH有利于黃酮在纖維上的吸附，提高織物的抗紫外性能。因此，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，pH以3為宜。
2.7媒染方法對(duì)織物抗紫外以及耐洗性能的影響
為提高織物的抗紫外以及耐水洗性能，采用不同的整理方法（直接法、預(yù)媒染以及后媒染）對(duì)織物進(jìn)行整理。黃酮提取液的整理?xiàng)l件為：溫度90 ℃、pH為3、整理時(shí)間1h。分別測(cè)試織物整理后和水洗后的抗紫外性能。結(jié)果如表2所示。
表2媒染方法對(duì)織物抗紫外以及耐洗性能的影響
由表2可知，采用媒染工藝有利于提高織物整理效果的耐水洗性，且預(yù)媒染工藝整理織物的抗紫外性能最好。這是由于苧麻織物經(jīng)過陽離子改性后，仍然殘余一些OH-，在預(yù)媒染工藝中，溶液中的Al3+與OH-結(jié)合，生成少量的Al（OH）3。Al（OH）3具有吸附性，可以吸附溶液中的黃酮，使黃酮的吸附量增加，因此與直接法相比，織物的UPF值略有增大。此外，在媒染劑AlCl3的作用下，黃酮、纖維與金屬離子之間形成較強(qiáng)的配位鍵，織物經(jīng)過水洗后仍然保持較好的抗紫外性能。因此，選擇預(yù)媒染工藝為宜。
2.8抗氧化性能
分別測(cè)試了黃酮提取液、陽離子改性織物、水洗前后預(yù)媒染整理織物的抗氧化性能，分別為87.3%，69.9%，89.4%和88.9%。黃酮提取液具有抗氧化性能，是因?yàn)辄S酮分子上的酚羥基可以與氧自由基反應(yīng)，從而使自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)終止[8]。整理織物經(jīng)水洗后仍具有較好的抗氧化性能，是因?yàn)榭椢锝?jīng)過整理后吸附了黃酮，并且黃酮、纖維與金屬離子形成較強(qiáng)的配位鍵結(jié)合，使黃酮不容易在水洗過程中脫落。
3結(jié)論
（1）漢麻二粗落麻提取物中含有黃酮類物質(zhì)，其提取液具有抗紫外及抗氧化性能。
（2）漢麻二粗落麻黃酮提取液整理苧麻織物的優(yōu)化工藝為：采用預(yù)媒染工藝對(duì)陽離子改性苧麻織物進(jìn)行整理，整理液pH為3，整理溫度90 ℃，整理時(shí)間1h。
（3）相對(duì)于原苧麻織物，經(jīng)過優(yōu)化工藝整理后的苧麻織物UPF值增加，達(dá)到國標(biāo)對(duì)抗紫外紡織品的要求，并且自由基清除率達(dá)到89.4%，水洗后仍保持良好的抗紫外及抗氧化性能。
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文章摘自：李思雨，李凱悅，李芷欣，周愛琴，黎征帆，張尚勇.漢麻黃酮提取液整理苧麻織物的抗紫外性能[J].印染，2024,50(08).
