一种利用相思树天然染料制备抗菌抗紫外线整理面料的方法

1.本发明属于纺织面料技术领域，具体涉及到一种利用相思树天然染料制备抗菌抗紫外线整理面料的方法及抗菌抗紫外线整理面料。


背景技术：

2.随着社会经济文化的快速发展，人们对生活的品质要求越来越高，健康、环保、绿色的生活理念逐渐深入人心，使得健康、环保、无毒的植物染料重新受到关注。21世纪世界经济的发展趋势是绿色经济。绿色经济模式要求国家经济在可持续增长的同时也要确保资源、环境及自然生态的可持续发展。因此，在绿色经济背景下，传统的天然植物染料再次被挖掘。因此，需要开发新型多功能的天然植物染料，以满足人民日益增长的美好生活需要。
3.众所周知，适量的紫外线照射能够消毒杀菌，提供人体所需的维生素d，增强抵抗力，促进新陈代谢，对人体的发育与健康都十分有益。但过量的紫外线照射就会对皮肤造成光损伤。中国有丰富的植物资源，人们已经发现有一些植物具有吸收紫外线的能力，利用天然植物提取物开发抗紫外线辐射的产品，具有对皮肤作用温和、刺激性小、安全性高等特点。相思树中除了富含多酚外，还含有黄酮、蒽醌、三萜皂苷、多糖等化学物质。这些物质可以高效地吸收紫外线，具有抗氧化的作用，并且在人体皮肤被紫外线照射后，能够及时地渗透到皮肤中消除自由基，然后促使细胞及时进行自我修复，并在此基础上防止黑色素被吸收，这将是未来防晒的发展趋势。
4.在现有技术中，将相思树作为天然植物染料的报道很少，对于其化学成分也不甚分明。因此，充分利用相思树，从相思树枝叶中提取天然染料并应用于真丝染色，是一种能够提高纺织品附加价值和对环境友好且节约能源的有重要发展意义的手段。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种利用相思树天然染料制备抗菌抗紫外线整理面料的方法及抗菌抗紫外线整理面料。
6.在现有技术中，将其作为天然植物染料的报道很少，对于其化学成分也不甚分明。因此，从相思树枝叶中提取天然染料并应用于真丝染色，是一种能够提高纺织品附加价值和对环境友好且节约能源的有重要发展意义的手段。
7.鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
8.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种抗菌抗紫外线整理面料的制备方法，包括，
9.(1)将相思树植物提取物、紫外线吸收剂、纳米紫外线整理剂和水混合后并调节溶液ph值至中性，得到整理液；
10.(2)将真丝织物浸入上述(1)整理液中，升温，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料。
11.作为本发明抗菌抗紫外线整理面料的制备方法的一种优选方案，整理液中按质量
分数计，各成分的比例包括相思树植物提取物粉末10％，紫外线吸收剂1～10％、纳米紫外线整理剂1～10％，水80～90％。
12.作为本发明抗菌抗紫外线整理面料的制备方法的一种优选方案，相思树提取物的制备方法为，将相思树枝叶采摘后用清水冲洗干净并晾晒直至绿色消失且水分蒸发备用；将其机械粉碎至50目左右；将粉碎后的粗粉用以不同料液比(1:4～1:8)，用不同浓度的乙醇溶液(质量分数50％～90％)浸泡2h，煎煮2h，采用回流提取法提取2h，滤出提取液；将所得滤渣回收后重复上述步骤再次提取，合并滤液，旋蒸回收乙醇后浓缩至滤液体积的1/3，水浴锅90℃水浴蒸干，磨成粉末。
13.作为优选，将粉碎后的粗粉采用料液比1:6浸泡在质量浓度为70％乙醇溶液，得到相思树植物提取物粉末。
14.作为本发明抗菌抗紫外线整理面料的制备方法的一种优选方案，紫外线吸收剂包括二苯甲酮类和苯并三唑类中的一种。优选苯并三唑类紫外线吸收剂，禁止水杨酸酯类紫外线吸收剂的使用，会引起织物变色。
15.作为本发明抗菌抗紫外线整理面料的制备方法的一种优选方案，抗紫外线整理剂包括纳米二氧化钛、纳米氧化钛、纳米二氧化硅中的一种。优选纳米氧化钛。烘焙温度为200～220℃，时间为2～5min。
16.作为本发明抗菌抗紫外线整理面料的制备方法的一种优选方案，升温温度为80～85℃。
17.有益效果：
18.相思树提取物具有很好的抗菌性和抗紫外线功效，能够运用到面料染色整理上，但植物染料的缺陷会使它的性能在复合到面料上时有所下降。本发明采用相思树提取物与紫外线吸收剂和纳米紫外线整理剂进行配比，复配的整理液中，天然提取物和整理剂复配所得效果抗紫外线和抗菌性的稳定性优胜于其单独一种使用的效果，相互之间起到协同作用，得到的整理剂达到更好的协同效果，且不影响织物本身性能。
19.本发明选用的相思树植物染料，无毒无害，属于可降解染料，步骤简单经济，更安全更健康，使用简单方便。复配的整理液所制得的织物经抗菌实验测试，其对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到98.3％；经抗紫外线测试，其upf指数达到了87.53，防紫外线效果优异。
附图说明
20.图1为实施例1薯莨对金黄色葡萄球菌的抑菌圈结果图。
21.图2为实施例1相思树对金黄色葡萄球菌的抑菌圈结果图。
22.图3为实施例1花椒对金黄色葡萄球菌的抑菌圈结果图。
23.图4为实施例1相思树对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度实验结果图。
24.图5为实施例5染色整理所得真丝面料图。
25.图6为实施例6染色整理所得真丝面料图。
26.图7为实施例7染色整理所得真丝面料图。
具体实施方式
27.实施例1
28.天然植物色素提取：取粉碎均匀的自然风干的天然植物(相思树、薯莨、花椒)30g，浴比1:6，配置180ml质量分数70％乙醇浸泡12h，加热提取2h，布氏漏斗抽滤，将所得滤渣回收后重复上述步骤再次提取，合并滤液，旋蒸至滤液体积的1/3，水浴锅90℃水浴蒸干，磨成粉末，得到天然植物提取粉末。
29.对比例1
30.将药敏纸片(直径6mm)浸泡在无菌水中30分钟，取出，无菌环境风干。
31.抗菌测试1：抑菌圈实验
32.根据美国临床试验室标准化协会(clsi)标准，对相思树提取色素进行定性的抑菌圈实验。实验步骤如下：
33.(1)利用无菌水，将实施例1的相思树天然染料提取物粉末配成250mg/ml的溶液，并以无菌水作为对照，涡旋搅拌溶解，121℃灭菌15min；
34.(2)药敏纸片(直径6mm)分别在溶液中浸泡30分钟，取出，无菌环境风干；
35.(3)在营养琼脂培养基上均匀涂布100μl的106cfu/ml的金黄色葡萄球菌菌悬液；
36.(4)将实施例1和对比例1的纸片贴在平板上，倒扣置于恒温培养箱37℃培养18小时后观察并记录。
37.(5)结果如表1所示。
38.表1金黄色葡萄球菌抑菌圈测试结果
[0039][0040]
由表1可知，三种植物提取物能够对金黄色葡萄球菌起一定抑制作用，具有抗菌功效，且相思树抑菌圈最大，体外抑菌效果最好。
[0041]
抗菌测试2：最小抑菌浓度(mic)测试
[0042]
根据美国临床试验室标准化协会(clsi)标准，对相思树提取色素进行定量的mic实验。实验步骤如下：
[0043]
(1)利用96孔板，通过微量肉汤梯度稀释法，称取一定量的实施例1粉末，用无菌水配置成40mg/ml，用液体培养基稀释成40～20mg/ml；
[0044]
(2)每种浓度的药液中加入等量一定浓度的菌液，于37℃细菌恒温培养箱培养24小时；
[0045]
(3)培养结束，将各培养液划线接种在培养基上，二次培养24小时，观察结果并记录；
[0046]
(4)结果如表2所示，mic是采用以上操作无菌落生成测试液的最低浓度。
[0047]
表2提取物的最小抑菌浓度
[0048][0049]
由表2可知，当相思树提取物处于最小抑菌浓度(mic)时，培养基上无或只有少数可数菌落，而当浓度低于1/2mic时，菌落铺满平面，不可计数，以菌落可数的浓度作为相思树提取物的最小抑菌浓度。
[0050]
防晒测试：紫外分光光度法
[0051]
利用紫外分光光度计法测定样品的吸光度值或紫外吸收曲线，是目前国内外所有仪器测定法的基本原理。实验步骤如下：
[0052]
(1)称取实施例1中的相思树提取粉末，用纯水配置成20mg/ml的溶液，旋涡搅拌溶解；
[0053]
(2)取2～3ml样品在石英比色皿中，并制备5个平行样品；
[0054]
(3)将待测样品比色皿置于样品光路中，取纯水置于参比光路中，分别测定波长为285nm、290nm、295nm、300nm、305nm、310nm、315nm、320nm的吸光度值，取各测定数值的算数平均值；
[0055]
(4)依次测定5个平行样品，并计算均值。再算平均值的算术均数即为该样品的吸光度值。
[0056]
(5)结果及评价如表3所示，吸光度＜1.0为无防晒效果，吸光度≥1.0为有防晒效果。
[0057]
表3提取物的吸光度值
[0058]
序号吸光度值实施例1相思树提取物1.5
[0059]
由表3可知，当相思树提取物处于最小抑菌浓度(mic)时，其吸光度值达到1.5，远大于1.0，具有良好的防晒效果。
[0060]
综上，相思树提取物具有良好的抗菌、抗紫外线功效，因此可以继续后续染料开发及应用的研究。
[0061]
实施例2
[0062]
(1)天然植物提取物的制备：将相思树枝叶采摘后用清水冲洗干净并晾晒直至绿色消失且水分蒸发备用；将其机械粉碎至50目左右；将粉碎后的粗粉用以不同料液比(1:4、1:6、1:8)用不同浓度的乙醇溶液(50％、70％、90％)浸泡2h，煎煮2h，采用回流提取法提取2h，滤出提取液；将所得滤渣回收后重复上述步骤再次提取，合并滤液，旋蒸回收乙醇后浓缩至滤液体积的1/3，水浴锅90℃水浴蒸干，磨成粉末。提取质量和提取率计算公式：
[0063][0064]
其中w为提取率，m为相思树醇提物粉末的质量(g)，m为相思树枝叶粗粉的质量(g)。
[0065]
表4实施例2的提取质量和提取率
[0066][0067][0068]
由表4可知，当料液比为1:6时，乙醇浓度为70％，获得相思树乙醇提取物粉末7.4050g，提取率为24.68％，为最高提取率；但随着乙醇体积分数的继续增大，达到90％时，提取量反而下降，这可能是乙醇体积分数增大而易挥发，同时其他醇溶性物质的溶出有所增加，从而导致了提取量下降；当乙醇浓度为70％时，料液比为1:4时(是溶剂刚好浸没粗粉的比例)，提取率较低，可能是因为溶剂过少，无法足量溶提出有效物质，随着料液比增加到1:6时，提取率增加，但当料液比继续增加到1:8时，提取率几乎没有增加。
[0069]
综合考虑到相思树提取率和溶剂的利用率，降低乙醇溶液的浪费，后续研究选取最佳提取条件：料液比1:6，乙醇溶液浓度为70％。
[0070]
(2)整理液的配制：取(1)中相思树提取物10份，紫外线吸收剂(tinuvin 326，德国basf)2份，抗紫外线整理剂二氧化钛8份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0071]
(3)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0072]
抗菌测试
[0073]
根据《gb/t 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第1部分平皿琼脂扩散法》对实施例中面料进行抗菌性能定性测试。再根据《gb/t 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第3部分振荡法》定量测试面料的抗菌性能。测试结果如表5所示。
[0074]
表5
[0075][0076]
由表5可以看出，相思树枝叶在70％乙醇溶液中并以料液比为1:6回流提取下所得提取物对于金黄色葡萄球菌具有较强的抗菌性能。
[0077]
防晒测试
[0078]
根据gb/t 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》标准定量测定测试面料紫外线防护系数upf值，测4次，取平均值。测试结果如表6所示。
[0079]
表6
[0080][0081]
由表6可以看出，相思树在70％乙醇溶液中并以料液比为1:6回流提取下所得提取物染色整理后所得的面料其upf系数为87.53，远大于50，紫外线防护效果优秀。
[0082]
实施例3
[0083]
(1)天然植物提取物的制备：将相思树枝叶采摘后用清水冲洗干净并晾晒直至绿色消失且水分蒸发备用；将其机械粉碎至50目左右；将粉碎后的粗粉用以料液比1:6、70％乙醇溶液浸泡2h，煎煮2h，采用回流提取法提取2h，滤出提取液；将所得滤渣回收后重复上述步骤再次提取，合并滤液，旋蒸回收乙醇后浓缩至滤液体积的1/3，水浴锅90℃水浴蒸干，磨成粉末。
[0084]
(2)整理液的配制：按照质量份数，取(1)中相思树提取物10份，紫外线吸收剂(uvinul d-49、tinuvin 326，分别为二苯甲酮类和苯并三唑类紫外线吸收剂，且均来自德国basf)2份，抗紫外线整理剂二氧化钛8份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0085]
(3)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0086]
抗菌测试
[0087]
根据《gb/t 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第1部分平皿琼脂扩散法》对实施例中面料进行抗菌性能定性测试。再根据《gb/t 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第3部分振荡法》定量测试面料的抗菌性能。测试结果如表7所示。
[0088]
表7
[0089]
[0090]
防晒测试
[0091]
根据gb/t 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》标准定量测定测试面料紫外线防护系数upf值，测4次，取平均值。测试结果如表8所示。
[0092]
表8
[0093]
试验号吸收剂种类upft(uva)
av
/％1uvinul d-4983.984.812tinuvin 32687.534.33
[0094]
由表7、8可以看出，在其他条件不变的条件(相同质量分数的天然植物提取物和抗紫外线整理剂)下，添加了tinuvin 326的整理液所得面料的抗紫外线性能要好于添加了uvinul d-49的整理液所的面料。因此，选用紫外线吸收剂tinuvin 326进行后续研究。
[0095]
实施例4
[0096]
(1)天然植物提取物的制备：将相思树枝叶采摘后用清水冲洗干净并晾晒直至绿色消失且水分蒸发备用；将其机械粉碎至50目左右；将粉碎后的粗粉用以料液比1:6、70％乙醇溶液浸泡2h，煎煮2h，采用回流提取法提取2h，滤出提取液；将所得滤渣回收后重复上述步骤再次提取，合并滤液，旋蒸回收乙醇后浓缩至滤液体积的1/3，水浴锅90℃水浴蒸干，磨成粉末。
[0097]
(2)整理液的配制：按照质量份数，取(1)中相思树提取物10份，紫外线吸收剂tinuvin 3262份，抗紫外线整理剂(纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅)8份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0098]
(3)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0099]
抗菌测试
[0100]
根据《gb/t 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第1部分平皿琼脂扩散法》对实施例中面料进行抗菌性能定性测试。再根据《gb/t 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第3部分振荡法》定量测试面料的抗菌性能。测试结果如表9所示。
[0101]
表9
[0102][0103][0104]
防晒测试
[0105]
根据gb/t 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》标准定量测定测试面料紫外线防护系数upf值，测4次，取平均值。测试结果如表10所示。
[0106]
表10
[0107]
试验号整理剂种类upft(uva)
av
/％1纳米二氧化钛87.534.332纳米氧化锌82.354.733纳米二氧化硅80.484.91
[0108]
由表9、10可以看出，在其他条件不变的条件(相同质量分数的天然植物提取物和紫外线吸收剂)下，添加了纳米二氧化钛的整理液所得面料的抗菌性能与添加了纳米氧化锌的效果相同，但抗紫外线性能要好于其他两种。因此，综合考虑下，后续实验所用抗紫外线整理剂均选用的是纳米二氧化钛。
[0109]
实施例5
[0110]
(1)整理液的配制：按照质量份数，取相思树提取物粉末10份，紫外线吸收剂tinuvin 326 0.5份，抗紫外线整理剂纳米二氧化钛9.5份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0111]
(2)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0112]
实施例6
[0113]
(1)整理液的配制：按照质量份数，取相思树提取物粉末10份，紫外线吸收剂tinuvin 326 1份，抗紫外线整理剂纳米二氧化钛9份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0114]
(2)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0115]
实施例7
[0116]
(1)整理液的配制：按照质量份数，取相思树提取物粉末10份，紫外线吸收剂tinuvin 326 2份，抗紫外线整理剂纳米二氧化钛8份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0117]
(2)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0118]
对比例2
[0119]
与实施例相同的一块未经染色整理的真丝织物。
[0120]
对比例3
[0121]
(1)整理液的配制：按照质量份数，取相思树提取物粉末12份，抗紫外线整理剂纳米二氧化钛8份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0122]
(2)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0123]
对比例4
[0124]
(1)整理液的配制：按照质量份数，取相思树提取物粉末18份，紫外线吸收剂tinuvin 326 2份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0125]
(2)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二
轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0126]
对比例5
[0127]
(1)整理液的配制：按照质量份数，取相思树提取物粉末20份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0128]
(2)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0129]
对比例6
[0130]
(1)整理液的配制：按照质量份数，取紫外线吸收剂tinuvin 326 20份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0131]
(2)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0132]
对比例7
[0133]
(1)整理液的配制：按照质量份数，取抗紫外线整理剂纳米二氧化钛20份，水80份；将各组分搅拌混合均匀后，调节整理液ph值至中性制备得到整理液。
[0134]
(2)制备抗菌抗紫外线面料：将真丝织物浸入上述(1)整理液中，温度85℃，二浸二轧，再烘焙得到抗菌抗紫外线整理面料，烘焙温度为220℃，烘焙时间为2min。
[0135]
天然织物抗菌性能测试
[0136]
根据《gb/t 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第1部分平皿琼脂扩散法》对面料进行抗菌性能定性测试。再根据《gb/t 20944.2-2007纺织品抗菌性能的评价第3部分振荡法》定量测试实施例5、6、7以及对比例2-7面料的抗菌性能。测试结果如表11～13所示。
[0137]
表11面料定量抑菌性能实验结果
[0138][0139]
表12面料抑菌率实验结果
[0140][0141][0142]
表13面料水洗后抑菌率实验结果
[0143]
[0144]
经测试，实施例所制备面料对金黄色葡萄球菌具有抑菌性，如表11所示。面料对金黄色葡萄球菌的抑菌率如表12所示。对比例2为未整理的原始天然纤维面料，实验结果可知其不具有抑菌性。对比例5、6、7为相思树提取物、紫外线吸收剂和纳米抗紫外线整理剂单独使用的抗菌效果，其三者的抑菌率在70～75％；对比例3、4为相思树提取物与紫外线吸收剂和纳米抗紫外线整理剂分别复配使用的抗菌效果，其二者的抑菌率均小于85％；实施例5、6、7为相思树提取物、紫外线吸收剂和纳米抗紫外线整理剂三者不同比例复配使用的抗菌效果，三者的抑菌率都在96％以上，最高达到了99.7％。体现了相思树提取物、紫外线吸收剂和纳米抗紫外线整理剂复配整理液的协同抗菌效果。水洗后面料的抑菌率如表13所示。经水洗20次后仍具有抑菌效果。且复配在20次水洗后的抗菌率仍大于70％，抗菌效果稳定。
[0145]
防晒测试：紫外分光光度法
[0146]
依据gb/t 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》设定仪器参数，采用分光光度计法测试实施例5、6、7以及对比例2-7面料的的紫外线防护效果。结果如表14所示。
[0147]
表14防晒测试结果
[0148]
序号upft(uva)
av
/％实施例583.894.88实施例684.224.65实施例787.534.33对比例24.5423.94对比例359.371.62对比例450.702.02对比例542.3610.62对比例649.634.67对比例748.224.31
[0149]
经测试，实施例所制备面料的upf均远大于50，且t(uva)av在5％以下，表现出较强的抗紫外线的能力，所制备面料的紫外防护效果如表14所示。对比例2的upf和t(uva)
av
均达不到规范数值，排除了面料本身的干扰；另实施例所制备面料的upf系数也远大于对比例3、4、5、6、7，可知相思树提取物、紫外线吸收剂和纳米抗紫外线整理剂复配的整理液染色整理所得面料要远好于这三种任意一种单独使用所得面料的抗紫外线效果。
[0150]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。