Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор
1.1. Исторический опыт использования растительных красителей для колорирования волокнистых материалов 13
1.2. Место и роль растительных красителей в орнаментально-колористическом оформлении ковров 16
1.3. Современное состояние ручного ковроткачества в Республике Дагестан 20
1.4. Использование растительных красителей в ковровом производстве 22
1.5. Растения Дагестана, содержание красящие вещества 26
1.6. Классификация и характеристика основных видов растительных красителей 32
1.7. Характеристика основных видов растительных дубителей 41
2. Методическая часть
2.1. Характеристика объектов исследования 55
2.2. Методика исследования влияния вида протравы на процесс колорирования растительными красителями 58
2.3. Определение кинетики истощения красильной ванны при колорировании шерстяной пряжи растительными красителями 59
2.3.1 .Методика количественного анализа флавоноидов 60
2.4. Метод воспроизводства цвета эталона 64
2.5.Определение влияния концентрации протравы на цветовые характеристики образцов при колорировании растительным красителем марены красильной 65
2.6.Определение химизма взаимодействия волокон шерсти, натурального шелка и полиамида с растительными красителями 65
2.7.Метод исследования влияния рН среды на цветовые характеристики образцов шерстяной пряжи при колорировании растительными красителями 67
2.8. Методы оценки качества текстильных материалов 68
2.9.Методы математической обработки результатов испытаний 68
3. Экспериментальная часть и обсуждение результатов
3.1.Влияние минеральных протрав на крашение шерстяной пряжи растительным красителем кермека 70
3.2. Анализ образцов проб красильной ванны на разных этапах колорирования 74
3.3. Анализ цветовых различий образцов при воспроизводстве цвета эталона 80
3.4. Оценка качества окраски шерстяной ковровой пряжи растительными красителями 85
3.4.1. Влияние условий колорирования на механические свойства шерстяного волокна 87
3.5. Анализ зависимости цветовых характеристик образцов пряжи от концентрации протравы 89
3.6. Спектральный анализ строения растительных красителей 90
3.7. Сравнительные характеристики образцов шерсти, натурального шелка и полиамида, окрашенных растительными красителями 106
3.8. Зависимость процесса колорирования ковровой пряжи от рН среды раствора 109
3.9. Разработка технологии колорирования ковровой пряжи растительными красителями 112
3.9.1. Сравнительная характеристика затрат по технологии при использовании синтетических и растительных красителей для колорирования ковровых текстильных материалов 114
Выводы 116
Список литературы 119
Приложения 126
- Место и роль растительных красителей в орнаментально-колористическом оформлении ковров
- Классификация и характеристика основных видов растительных красителей
- Определение кинетики истощения красильной ванны при колорировании шерстяной пряжи растительными красителями
- Анализ образцов проб красильной ванны на разных этапах колорирования
Введение к работе
Актуальность темы. Широкое развитие химической промышленности и дешевизна синтетических красителей вытеснили в ковровом производстве традиционные растительные красители. Однако полный отказ от использования растительных красителей был необоснован. В наши дни, когда химические предприятия из-за резкого ухудшения экологического состояния в стране и мире стали закрываться одно за другим, человечество оказалось вынужденным вновь вернуться к услугам природы. На мировом рынке повышается спрос на старые ковры, окрашенные, как известно, исключительно растительными красителями, однако доминирование синтетических красителей в течение более ста лет привело к тому, что народные мастера почти потеряли тропинки, ведущие к многочисленным растениям, дающим разнообразные красители. Необходимо начать практически заново поиски этих красителей и приемы их использования, пользуясь лишь крайне скупыми сведениями, которые чисто случайно сохранились в народной памяти. Возрождение дагестанского ковроткачества может быть успешно осуществлено, возвращаясь к использованию растительных красителей на новых научно-технических началах.
Эти красители обладают теплотой и мягкостью тонов, стойкостью к условиям среды эксплуатации и химической чистке, что является важным требованием к ковровой ткани.
Требуется целая серия научных поисков прежде, чем дать народным умельцам завершенную технологию добычи и использования в ковроткачестве растительных красителей.
Несмотря на то, что химия синтетических красителей достигла больших успехов в области получения красителей разнообразных цветов, растительные красители имеют, и будут иметь громадное значение в тех видах производства, где синтетические красители не могут их заменить, т.к. не обладают соответствующими свойствами. Все указанные выше обстоятельства ставят проблему дальнейшего изучения растительных красителей, разработки обоснованной технологии их использования.
Наиболее важные красительсодержащие растения в Республике Дагестан - марена, кермек, тамарикс и другие в настоящее время превратились в сорняки рисовых полей. Во времена весенней и осенней вспашки их выкорчевывают и удаляют с полей как ненужные растения. Между тем наши предварительные опыты показывают, что только красители из корней кермека дают на шерстяном волокне четыре насыщенных цвета -бежевый, горчичный, коричневый, зеленый. Корни марены в зависимости от протравы и рН среды крашения дают разные оттенки красного цвета.
Для организации промышленной добычи растительных красителей и дубителей требуется научно-обоснованная технология их производства и использования.
Цель работы состоит в экспериментальном изучении строения и свойств растительных красителей Республики Дагестан, разработке способов их извлечения и использования в ковровом производстве. В работе решены следующие задачи:
- изучено место и роль растительных красителей в орнаментально-колористическом оформлении дагестанских ковров;
- проведено исследование химического состава, строения и красящих свойств растительных красителей - марены красильной, рододендрона кавказского и некоторых других растений, запасы сырья, для производства которых в Дагестане имеются достаточно большие;
- проведены спектрофотометрические анализы растительных красителей растений девясила, крушины, марены, рододендрона, кермека и тамарикса;
- изучено влияние рН-среды и вида протравы на образование окраски различных цветов при крашении ковровой пряжи растительными красителями, исследована кинетика истощения красильных ванн; - проведена оценка устойчивости окраски растительными красителями на шерсти к мокрым обработкам, трению и свету;
- разработана рецептура колорирования ковровой шерстяной пряжи растительными красителями.
Общая характеристика объектов и методов исследования. В качестве объектов исследования в работе использованы суровая шерстяная пряжа, растительное сырье (корни марены красильной, кермека, девясила, древесина тамарикса и крушины, листья рододендрона кавказского), химические протравы (алюмокалиевые квасцы, бихромат калия, сульфат железа (III), сульфат меди).
Экспериментальные исследования проводили с применением современных методов физико-химического анализа: спектрофотометрии, инструментальных методов определения колористических показателей окраски.
Определение устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям и физико-механических характеристик текстильных волокон осуществляли по методикам предусмотренным государственными стандартами.
Научная новизна работы. Впервые проведено исследование спектральных, колористических свойств и устойчивости окраски растительными красителями из корней кермека, листьев рододендрона и древесины тамарикса.
Установлено, что цвета, оттенки и устойчивость окраски шерстяной пряжи при крашении растительными красителями определяются видом протравы и рН-среды обработки.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные экспериментальные данные и разработанная на их основе технология крашения ковровой пряжи, позволяет резко поднять качество дагестанских ковров, увеличить их экспорт и рационально использовать как овечью шерсть, так и "красильные" растения. Разработана технология получения наиболее применяемых в ковровом производстве цветов - желтого, коричневого, зеленого и черного из корней кермека, запасы которого в РД наиболее велики.
Автор защищает:
-теоретическое обоснование роли растительных красителей в орнаментально-колористическом оформлении дагестанских ковров;
-практическую разработку эффективной технологии извлечения растительных красителей;
-экспериментальное обоснование эффективных красящих свойств растительных красителей - марены, рододендрона, кермека, крушины, девясила, тамарикса по отношению к ковровой шерстяной пряже;
- спектрофотометрический анализ растительных красителей.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на:
- Всероссийских научно-технических конференциях "Новые химические технологии: производство и применение"; г. Пенза, 1999 г., 2000 г., 2001 г.;
- Всероссийской научной конференции с международным участием "Актуальные проблемы химической науки и образования"; г. Махачкала, 1999 г.;
- XXXVIII юбилейной научной конференции, г. Воронеж, 1999 г;
- Всероссийской научно-практической конференции "Химия в технологии и медицине"; г. Махачкала, 2001 г.;
- Всероссийской научно-практической конференции "Проблемы и перспективы российской экономики", г. Пенза, 2002 г.
- Общероссийской научно-практической конференции " Горные регионы России: стратегия развития в XXI веке ", г.Махачкала, ДНЦ, 2002г.;
-Региональной научно-практической конференции " Совершенствование технологических процессов пищевой и легкой индустрии", г.Махачкала, 2005г.
Место и роль растительных красителей в орнаментально-колористическом оформлении ковров
Дагестанские ковры по художественно-колористическому оформле нию близки к кавказским коврам [12]. Среди южно-дагестанских ворсовых ковров существует большое богатство типов, отличающихся один от другого различными приемами орнамента и структурой ткани. В южном Дагестане насчитывается восемь типов ворсовых ковров: "ахты", "микрах", "дербент", "рушуль", "табасаран", "хив", "касумкент", "рутул". Из перечисленных групп наиболее крупными являются микрахская, табасаранская, хивская и касумкентская. Вместе с тремя группами ворсовых ковров северного и центральных районов ("тлярата", "дженгутай", "казанище") насчитывается одиннадцать групп или типов ворсовых ковров.
Технологические признаки (плотность, высота ворса) ковров некоторых из этих групп совпадают. Ковры типов "ахты" и "микрах" отличаются высокой плотностью от 1444 до 2025 узлов на 1 кв. дм, при высоте ворса 4-5 мм. По внешнему виду они шелковисты; их ткань на сгиб эластична и в то же время упруга. Узор ахтынских и микрахских ковров имеет мелкую детальную разработку орнаментальных мотивов. В коврах типа "табасаран", "дербент", "рутул", "казанище" плотность колеблется от 900 до 1600 узлов на 1 кв. дм, при высоте ворса 6-7 мм. Промежуточное положение занимают ковры типа "касумкент" и "хив". При довольно высоком ворсе (6 мм) у этих ковров довольно большая плотность - от 1444 до 1764 узлов на 1 кв. дм. Ткань ковров типа "касумкент" и "хив" очень упруга и жестка при сгибе. Наиболее низкой плотностью - от 625 до 1225 узлов на 1 ка. дм - обладают ворсовые ковры типов "рутул", "тлярата" и "дженгутаи". Высота ворса ковров этих типов от 7 до 10, а в отдельных случаях до 12 мм [12].
Узоры ворсовых ковров дают наиболее полное представление о гармоничности колорита, разнообразии приемов композиции и богатстве форм дагестанского коврового орнамента. Выполняются эти ковры иногда по техническим рисункам, но гораздо чаще по народным образцам.
Среди орнаментальных мотивов дагестанских ворсовых ковров встречаются изображения растений и животных, изображения человека, орудий труда, предметов быта. Форма передачи этих изображений, характер орнамента, его колорит, способы его размещения соответствуют художественным представлениям мастериц, национальным особенностям культуры данного народа, особенностям быта, природы. Сравнивая между собой старинные и новые ковры, нетрудно заметить, что орнамент и виды ковровых изделий находятся в непрерывном изменении и развитии.
Рисунки современных ковров, по сравнению с более старыми, гораздо богаче, детальнее и тщательнее разработаны. Изменился и колорит: тона в коврах становятся сочнее, разнообразнее, меняется и характер орнамента. Все это вместе взятое повышает декоративные качества современных ковров.
В орнаменте ковра центральное поле обычно заполняется крупными декоративными геометризованными формами с более мелким орнаментом внутри. Такой же орнамент располагается и по фону центрального поля вокруг основных фигур. Фон центрального поля дагестанских ковров чаще всего красный или синий, реже белый. Гамма цветов центрального поля составлена из белого, красного, синего, золотисто-желтого, оранжевого, зеленого, коричневого и их оттенков. Гамма цветов бордюра та же, что и цветовая гамма центрального поля. Особые требования предъявляются к окраске пряжи, так как художественно-эстетическая ценность ковров, богатство расцветок, стойкость окраски к сухому и мокрому трению во многом определяется природой красителя и способом крашения. Поэтому в формировании важнейших эстетических свойств ковров особое место занимает процесс колорирования. Окраска пряжи, ее тональность, однородность цвета определяются многими факторами: природой волокон, типом красителя, способом крашения. Особенно важно учитывать эти факторы при колорировании шерсти. Шерсть овечья состоит из многих типов волокон, отличающихся между собой гистологическим строением, тониной, сорбционными и другими свойствами. Поэтому для получения однотонной окраски важное значение имеет волокнистый состав пряжи, ее однородность и характер обработки перед крашением.Подбор красителей для ковровой пряжи осуществляется с учетом химической природы волокон и их сродства к красящему веществу. Шерстяные волокна достаточно хорошо взаимодействуют со многими классами красителей. Однако использование красителей тех или других классов связано с назначением шерстяной пряжи [23,78].Несмотря на широкое развитие производства синтетических красителей, растительные красители в настоящее время не потеряли своего значения, поэтому выясняется с полной очевидностью необходимость возвращения в ковровой промышленности к натуральным красителям, как достаточно прочным и дающим возможность создания художественных эффектов, от чего зависит ценность ковров как продукта экспорта и внутреннего потребления.
Богатство красок в коврах может быть обеспечено применением растительных красителей. Источники сырья для получения этих красителей встречаются в большом количестве в районах коврового производства Дагестана. В табл. 1.1 дана технологическая характеристика ворсовых ковров различных групп.
Классификация и характеристика основных видов растительных красителей
Детальная химическая классификация растительных красителей в свое время была проведена Ф. Майером [31] и В.А. Петровым [46]. Согласно этой классификации растительные красители разделены на изоциклические (карбоциклические типа нафтохинона, антраценового ряда, хризофановая кислота, эмодин и др.) и гетероциклические (флавоны, изофлавоны, пиридиновые производные и др.). Некоторые растительные красители выделены в группу невыясненной химической природы. Согласно этой классификации природные красители можно отнести к следующим классам: - алифатического или алициклического рядов, как, например: Сюда в основном относятся каратиноиды, содержащие цепи углеродных атомов с системой сопряженных двойных связей, которые являются хромофорной системой и отвечают за цвет. С увеличением цепочки углубляется цвет. Встречаются в растительном мире (зеленые растения, желтые цветки, оранжево-красные плоды) и животном мире (окраска рыб, насекомых, желток яиц птиц, провитамин А); - ароматического ряда Главным представителями этого класса красящих веществ является группа хинонов и, прежде всего 9,10 - антрахинон: Кроме вышеперечисленных гетероциклических групп среди природных красящих веществ встречаются и другие хромофорные структуры: феназины и птеридины [85]. Предложена классификация по цветности (более принятая). Применительно к Дагестану по ценности можно выделить следующие растения: 1.Красные (дающие красный цвет и различные его оттенки): марена боярышник, румянка, мальва, сумах и др. 2.Желтые: клен, кермек, солода, яблоня, сумах, барбарис, крушина, резеда, тополь, ива и др. 3.Зеленые: шелковица, щавель, крушина, кермек и др. 4.Фиолетовые и лиловые: марена, виноград, ежевика и др. 5.Коричневые: шиповник, сумах, скумпия, грецкий орех, щавель, тамриск, кермек и др. б.Черные: зверобой, скумпия, сумах, кермек, каштан и др.
Классификация по использованию делит все растения на три группы: технические, косметические, парфюмерные, пищевые [28, 6]. Естественные красители, за исключением нескольких видов, в настоящее время почти не используются в производстве ковров, шерстяных изделий и окраске некоторых видов кож. В настоящее время на мировом рынке пользуются спросом и наиболее высоко ценятся ковры ручной работы, окрашенные естественными красителями. Эти красители помимо своей безвредности, отличаются богатствами цветовой гаммы, образованию которой способствуют не только сами красители, но и сопутствующие им вещества, различные минеральные соли. Помимо этого ряд естественных растительных красителей дают окраску, которая отличается повышенной устойчивостью к воздействию внешних условий: солнечной радиации, влажности, загазованности воздуха и т.п. Достаточно сказать, что на сегодняшний день в мире известно всего немногим 2000 красящих веществ растительного происхождения, среди которых непосредственно в практических целях используется немногим более 130 видов, растущих преимущественно в тропических зонах. В настоящее время не выяснена химическая природа многих красителей содержащихся в растениях, в том числе и в Дагестане.
Особое значение приобретает сбор сведений о таких растениях среди местного населения. Богатая флора Дагестана может стать источником для получения целого ряда технических и пищевых красителей. Интересны для изучения представители семейства Гречишных: виды рода горец, источники черной, желтой, зеленой и коричневой краски; виды щавеля - черный и желтый цвета. Виды барбариса заслуживают более глубокого изучения преимущественно как дающие лимонно-желтую краску из коры и красную из плодов. В семействе Розоцветных интересны представители рода малины, ежевики, могущие дать красную, синюю, фиолетовую и нежно-розовую краски для тканей и пищевых изделий. Очень важным красильным растением является гармала обыкновенная, семена которой дают красную, коричневую, желтую и розовую краски для шерсти, шелка и хлопка. Заслуживает более детального изучения сумах и скумпия, создающие очень разнообразные тона из разных частей растения по различным протравам. Интересны для исследования представители семейства Крушиновых, дающие стойкие коричневые окраски на шерсти и коже. Среди семейства мареновых необходимо детально изучить марену грузинскую и представителей рода подмаренник. Необходимо попытаться извлекать красители водой и органическими растворителями, проверить их красящий эффект на тканях из различных волокон и коже по различным протравам [27, 28].
Ниже даны некоторые сведения о наиболее распространенных красильных растениях. Марена - Rubia tinctorum (сем. мареновых) Многолетнее травянистое растение с мощным деревянистым главным корнем и отходящими от него боковыми корнями и ползучими корневищами. Корни марены покрыты красновато-бурой отслаивающейся корой. Стебли тонкие, цепкие, лазящие, в верхней части ветвящиеся, в узлах волосистые, четырехгранные, покрытые по утолщенным ребрам вниз направленными щипиками. Длина стеблей достигает 80-100 см, и ежегодно отмирают они до основания. Листья по 4 и 6 собраны в мутовики длиной до 9 и шириной до 3 см. Они имеют узкояйцевидную или ланцевидную форму. Цветки сидят в пазушных и верхнушечных малоцветковых полузонтиках, собранных на концах стеблей и ветвей в рыхлые метелки.
Цветки мелкие, зубцы чашечные, обычно незаметные, венчик спайно-лепестковый, коротко воронковидный, пятиразделочный, желтый. Плоды ягодообразные мясистые, сочные, черные костянки с диаметром 3,5-5 мм. Марена растет на высоте 450-700 м над уровнем моря по приморским равнинам Дагестана, в кустарниках, по берегам рек, в тополевых рощах, на террасах, бугристых песках, виноградниках и садах. [33, 34]. орни и корневище марены содержат до 60% оксиметил - и оксиан-трахинонов в свободном виде и в виде гликозидов (руберитриновая кислота). Красители, получаемые из корней марены, относятся к классу протравных красителей. Поэтому качество окраски и цвет окрашенного материала в известной мере определяется подбором соответствующей протравы и способа крашения. При использовании алюминиевой потравы образуются внутрикомплексные соединения ярко-красного цвета с синеватым оттенком. С солями хрома марена дает коричневую окраску, а с солями железа - фиолетовую. Красители, извлекаемые из марены, имеют сложное химическое строение, определяющее характер изменения оттенков окраски материалов в зависимости от соотношения между различными компонентами. Наиболее важным из них являются рубиретриновая кислота -С25Н26О13, галиозин - С15Н8О7, пурпурин - CuHgCb, ксантопурпурин, рубиадин - гликозид С21Н20О9, иберицин - C17H14OS, рубиадин и свободный ализарин. В процессе обработки сырья руберитриновая кислота распадается с образованием а - ксилозы, а - глюкозы и свободного ализарина.
Определение кинетики истощения красильной ванны при колорировании шерстяной пряжи растительными красителями
Объектами растительного происхождения, содержащими красильные вещества, которые использовались в наших исследованиях, были: - корпи кермека - используются как источники красителей желтого, коричневого, болотного цветов; - листья рододендрона - источники красителей от бежевого до коричневого цветов. Для колорирования образцов шерсти мы готовили красильную ванну -водные экстракты корней кермека и листьев рододендрона, которые готовили по следующей схеме: 1. Экстракт корней кермека: 70 г измельченного сырья экстрагировали горячей водой порциями по 200 мл до истощения. Степень истощения сырья оценивали визуально. Объем экстракта доводили до 1 л. 2. Экстракт листьев рододендрона - готовился аналогично. Методика колорирования, использованная нами в эксперименте, заключалась в следующем: Навеску шерсти массой 5 г помещали в колбу объемом до 1 л и заливали 500 мл красильного экстракта. Содержимое колбы доводили до кипения. С момента закипания фиксировали время крашения. В процессе колорирования брались пробы раствора из красильной ванны для количественного определения концентрации красящих веществ. Пробы объемом 25 мл брались через 15, 30,45 и 60 мин. с момента закипания раствора. Сразу после отбора пробы восстанавливали объем экстракта до исходного.
Из литературных данных известно, что в составе красящих веществ растительного происхождения значительная доля принадлежит веществам полифенольного строения, в частности флавоноидам [29,31]. Флавоноиды обнаружены и в составе использованных нами объектов. Поэтому исследование динамики истощения красильной ванны мы проводили по изменению концентрации флавоноидов в течение процесса колорирования. Как известно, флавоноиды являются одним из самых распространенных групп природных полифенольных соединений. К тому же эти вещества обладают выраженными биологическими свойствами. Поэтому нами проведены анализы на их содержание в корнях кермека и листьях рододендрона. В основе методики обнаружения и определения флавоноидов лежит их способность как фенольных соединений образовывать хелатные комплексы с катионами тяжелых металлов [35]. При взаимодействии большинства флавоноидов с хлоридом алюминия в спиртовом растворе происходит реакция комплексообразования по схеме: Результат такого взаимодействия обнаруживается спектрофотометрически, либо визуально в виде появления или усиления лимонно-желтого окрашивания раствора, на хроматограмме (бумаге или пластинке) при УФ-облучении появляется ярко-желтая флюоресценция.
На УФ-спектрах флавоноидов при взаимодействии с алюминия хлоридом наблюдается батохромный сдвиг длинноволновой полосы поглощения 35-50 нм, при этом существует линейная зависимость оптической плотности раствора от концентрации, что позволяет использовать эту реакцию для количественного определения флавоноидов. Важным достоинством этой методики является возможность определять флавоноиды и в сложных многокомпонентных смесях, содержащих сопутствующие вещества, поскольку полоса поглощения комплексов, как правило, находится в длинноволновой области, чем первоначальный спектр поглощения раствора, а использование в качестве раствора сравнения извлечение без комплексообразования позволяет получить дифференциальные спектры, в которых устранено влияние сопутствующих веществ (рис. 2.1.). Флавоноиды в составе растений, как правило, представлены как целый класс соединений и множество производных одного или нескольких агликонов. В большинстве случаев встречаются флавоноиды, производные кверцетина (в их числе и рутин). Поэтому количественное содержание флавоноидов в растительных экстрактах проводится в пересчете на индивидуальный кверцетин или другое соединение, которое является стандартом. В наших анализах мы использовали ГСО (Государственный стандартный образец) кверцетина. Методика анализа заключается в следующем: Пробу экстракта (аликвоту), взятую на анализ, объемом 2 мл помещали в мерную колбу на 25 мл, прибавляли 2 мл 2% спиртового раствора алюминия хлорида и доводили объем до метки 70% этиловым спиртом. Через 30-40 мин, когда происходит равновесие в реакции комплексообразования, измеряли оптическую плотность полученного раствора. В качестве раствора сравнения использовали раствор экстракта, приготовленный аналогично анализируемому, но без алюминия хлорида.
Измерения проводили на спектрофотометре СФ-56 по схеме: сначала в режиме "Сканирование" получали спектр поглощения в интервале длин волн от 350 до 500 нм; фиксировали длину волны, при которой наблюдается максимум (как правило, в интервале 405-425 нм). Затем в режиме "Поточечный" измеряли величину оптической плотности при установленной длине волны. Измерения повторяли многократно, после чего находили среднюю арифметическую величину (Dx). Расчет концентрации проводили по кверцетину, для чего использовали его раствор, приготовленный по схеме: около 0,05 г (точная навеска) ГСО кверцетина растворяли в 100 мл 70% этилового спирта в мерной колбе. Аликвоту полученного раствора объемом 1 мл помещали в мерную колбу на 25мл, прибавляли 1 мл 2% спиртового раствора алюминия хлорида и доводили до метки 70% этиловым спиртом.
Анализ образцов проб красильной ванны на разных этапах колорирования
Испытанию подвергались следующие образцы: 0 - неокрашенный; 1 -окрашенный экстрактом кермека без протравы; 2 - окрашенный красителем кермека по алюминиевой протраве; 3 - окрашенный тем же красителем по хромовой протраве. Условия протравливания - последующее. Выбор такого способа обусловлен тем, что краситель, сорбированный раньше протравы, защитит кератин шерсти от разрушения, тем самым сохранит прочность волокна. Результаты испытаний и подсчета занесены в табл.3.6. Сравнительные характеристики образцов, приведенные в табл. 3.6., показывают, что наибольшее усилие, выдерживаемое нитью при растяжении до разрыва наблюдается у второго образца, окрашенного красителем кермека по алюминиевой протраве (Рр = 3,20 кгс) при относительной разрывной нагрузке 0,701 кгс/текс. Наименьшие показатели разрывной нагрузки у пряжи, окрашенной при использовании хромовой протравы. Полученные данные подтверждают тот факт, что в целом прочностные показатели окрашенных образцов с протравой и без нее не имеют больших отклонений от показателей неокрашенного образца.
Природные красители чаще всего, как протравные красители, закрепляются на текстильном материале с помощью синтетических протрав, часть которых и попадает в сточные воды. Как уже отмечалось в методической части работы, используемые концентрации протрав необходимо свести к минимально возможной, так как возникает проблема очистки и утилизации сточных вод [84]. Для определения влияния концентрации протравы на цветовые характеристики использовали образцы пряжи, окрашенные растительным красителем марены. В качестве протравы использовали алюмокалиевые квасцы, концентрация которых в красильной ванне менялась от 2 до 10% от массы окрашиваемого образца. Крашение проводили по третьему способу (последующее протравливание). Результаты исследования приведены в табл. 3.7. Данные табл. 3.7. свидетельствуют о том, что при увеличении концентрации протравы происходит изменение светлоты и чистоты окрасок -они становятся более тёмными, но менее насыщенными. Однако эти изменения очень незначительны, о чём свидетельствуют величины цветовых различий по координатам цвета и полного цветового различия. При увеличении концентрации протравы до максимального значения -10% массы волокна, светлота (AL) уменьшается всего на 5 единиц, а полное цветовое различие (ДЕ) составляет приблизительно 5. Таким образом, можно сделать заключение, что увеличение концентрации протравы возможно для получения более тёмных цветов, но нецелесообразно в случае использования солей, представляющих опасность для окружающей среды. Экспериментально были изучены спектральные характеристики растительных красителей марены, кермека, крушины, рододендрона, тамарикса, девясила. Спектры поглощения водных вытяжек растительных красителей снимались на спектрофотометре СФ-46.
Спектрофотометр СФ-46 предназначен для измерения коэффициентов пропускания жидких и твердых прозрачных веществ в области спектра от 190 до 1100 нм. В основу работы спектрофотометра СФ-46 положен принцип измерения отношения двух световых потоков: потока прошедшего через исследуемый образец, и потока, падающего на исследуемый образец (или прошедшего через контрольный образец). Марена красильная. На рисунке 3.11. приведена кривая пропускания водного раствора красителя марены (конц. 5%) в диапазоне 320 нм - 1100 нм. На кривой наблюдаются два пика максимального поглощения при 470 нм и 625 нм. Положение максимумов зависит от строения молекулы красителя. В корнях марены содержится около 4% красящего вещества ализарина, находящегося в форме гликозида рубиретриновой кислоты С26Н28О14. Кроме основного красящего вещества в красителе присутствуют: пурпурин, ксантопурпурин, метиловый эфир ализарина.
Соединения являются производными антрахинона, содержат в молекуле две и более гидроксильные группы. Спектр позволяет сделать выбор из альтернативных изомерных структур, которые имеют либо просто различные хромофоры, либо одинаковые хромофоры, но с различными ауксохромным замещением. Поглощение вещества в ближнем ультрафиолете и видимой области связано с возбуждением п — л или п - п переходов. Красители, входящие в состав марены, содержат сопряженный С = О хромофор и полусопряженные (-мезо-форме) - ОН - хромофор и - О - СНз хромофор. Наличие сопряженного хромофора С = О позволяет красителю поглощаться в более длинноволновой области и с большей интенсивностью. ОН - группа - это атомная группировка, не содержащая кратных связей, которая не имеет максимума поглощения в ближнем ультрафиолете, но включение ее в систему хромофора приводит к увеличению длины волны 7Г — 7г — перехода и увеличению интенсивности поглощения. Для выявления взаимосвязи спектра и структуры молекулы целесообразно вести наблюдение за изменениями в положении пиков и интенсивности полосы поглощения при переходе от начального хромофора, ответственного за поглощение, в дополнительной хромофорной или ауксохромной группы [59].
