Применение растительных красителей

Исключительное внимание, которое в последнее время уделяется защите окружающей среды, отражает общую озабоченность по поводу ее глобального загрязнения.

Текстильная промышленность рассматривается как «среда обитания человека», - которая должна быть не только комфортной, но и безопасной.

Проблема экологической безопасности текстильных изделий в настоящее время становиться одной из актуальных, что обусловлено целым рядом причин, основные из которых следующие:

• выброс в окружающую среду большого количества сточных вод отделочного производства, аккумулирующих наиболее вредные неиспользованные вещества: невыбранные красители, соли тяжелых металлов, хлорсодержащие соединения;
• чувствительность кожи человека на воздействие органических красителей, соединений тяжелых металлов, остатков хлорсодержащих веществ, в текстильных материалах после отбеливания и крашения.

Во всем мире возрос интерес к использованию растительных красителей для текстильных материалов.

Наш край располагает большими ресурсами растительного сырья, которое могло бы использоваться для извлечения красителей. Сибирские ученые используют растительные красители для окраски древесины. Использование сибирских растений для окраски тканей до настоящего времени не исследовалось.

Известно также, что в силу строения окрашенных соединений, выделяемых из растительного сырья, для их закрепления на волокне необходимо, как правило, использование солей тяжёлых металлов - протрав, что значительно ухудшает экологические параметры процесса крашения и свойства окрашенного материала. В тоже время очевидны и привлекательны такие свойства природных красителей как возобновляемость источников сырья, хорошая цветовая гамма, существующая востребованность для определенного ассортимента текстильных изделий и т.д., которые являются серьёзным стимулом для развития исследований, направленных на повышение эффективности колорирования текстильных материалов природными красителями.

Отличие проводимых исследований от других по этой тематике заключается в том, что исследуются возможности:

• использования местного растительного сырья;
• исключения из процесса крашения экологически небезопасных протрав, таких, как соли хрома, свинца, олова;
• утилизации отходов лесозаготовок, что повышает экономические показатели заготовки древесины и одновременно улучшает экологические показателей охраны окружающей среды.

Важную роль в сорбции красителей белковым волокнам играют силы электростатического ионного взаимодействия между анионами красителя и положительно заряженными в кислой среде аминогруппами волокна.

Из литературных данных известно, что прочность окраски растительными красителями повышается в присутствии «протрав», которыми являются соли d-металлов, образующие комплекс с хромофором красителя.

Слабокислая среда и повышение прочности окраски – по аналогии с хорошо изученными механизмами крашения синтетическими красителями – косвенно свидетельствуют о том, что при одновременном крашении и протравливании образуются комплексы типа 1:2, т.е. на один атом металла приходится две молекулы красителя.

Образование такого комплекса AlCl3 с флавонидами обнаруживается визуально в виде усиления лимонно-желтого окрашивания раствора.

В слабокислой эти комплексы могут взаимодействовать с функциональными группами белковых волокон, обеспечивая высокую устойчивость окраски к мокрым обработкам, и свету за счет уменьшения растворимости красителя на волокне.

Использование в качестве протравы различных атомов d-металлов изменяет окраску хромофора.

В качестве протравы использовали также ион алюминия (III+), вводимый в красильный раствор в виде алюмокалиевых квасцов KAl*(SO4)2*12H2O и ион железа (II) в виде FeSO4.

Основной задачей проводимого на этом этапе исследования было изучение влияния концентрации красителя в растворе на получаемый цветовой тон и прочность окраски.

Выбор концентрации красителя на данном этапе осуществлялся эмпирически, но в дальнейшем предполагается использовать физико-химические методы точного определения природы и концентрации хромогена.

В качестве объекта крашения была взята чистошерстяная ткань и пряжа.

Крашение с протравами и без них производилась в красильных ваннах, полученных при экстрагировании 30% исходного сырья от массы жидкости, для исходного концентрированного раствора 500 г воздушно-сухого сырья – чешуек лука или коры лиственницы - заливали 1500 мл воды на сутки, а затем кипятили два часа и отфильтровывали от твёрдой фракции.

Для приготовления красильных ванн использовался исходный экстракт, а также разбавленный в два и десять раз.

Крашение осуществлялось с протравами и без протрав. Таким образом, было приготовлено по три раствора следующих составов:

• Исходный концентрированный раствор отвара чешуек лука и отвара коры лиственницы;
• Раствор, полученный разбавлением исходного отвара чешуек лука и коры лиственницы в два раза;
• Раствор, полученный разбавлением исходного отвара чешуек лука и коры лиственницы в десять раз.

Использование отходов пищевых производств и лесозаготовок позволяет рационально использовать сырьевые запасы, частично заменить анилиновые красители, получаемые на основе нефти и газа, природными красителями.

Комбинирование состава протравы и концентрации красителя позволяет получит довольно широкую цветовую гамму в пределах желтых, оранжевых и красных цветов.