Ảnh hưởng của ph đến khả năng nhuộm màu trên vật liệu dệt của dịch chiết từ vỏ quả măng cụt

Nội dung text: Ảnh hưởng của ph đến khả năng nhuộm màu trên vật liệu dệt của dịch chiết từ vỏ quả măng cụt

1. Tạp chí Đại học Cơng nghiệp ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN KHẢ NĂNG NHUỘM MÀU TRÊN VẬT LIỆU DỆT CỦA DỊCH CHIẾT TỪ VỎ QUẢ MĂNG CỤT Phạm Thị Hồng Phượng*, Võ Thái Duy*, Trần Quốc Lợi , Hồng Minh Sơn , Hồng Thị Lĩnh TĨM TẮT Nghiên cứu quy trình nhuộm vải cotton, polyamide, tơ tằm và len với dịch chiết từ vỏ quả măng cụt. Khảo sát ảnh hưởng của pH trong khoảng từ 3-11 đến cường độ màu của loại vật liệu dệt được nhuộm bằng chiết dịch từ vỏ măng cụt tươi và vỏ măng cụt khơ; dịch măng cụt được chiết bằng dung mơi là nước với tỷ lệ bột măng cụt và nước là 1:5 ở 80oC, trong thời gian là 2 giờ. Kết quả đạt được cho sản phẩm nhuộm cĩ ánh màu từ vàng nhạt đến màu nâu sẫm. Kết quả khảo sát cường độ màu tương đối cao và đạt các chỉ tiêu về độ bền màu với xử lý ướt. EFFECTS OF THE PH LEVEL ON THE COLOR FASTNESS OF THE EXTRACT FLUID FROM MANGOSTEEN PEEL ON TEXTILE MATERIALS SUMMARY Research on the process of dyeing on cotton, polyamide, silk and wool yarn with aqueous extract of mangosteen pericarp. Investigate the influence of pH in the range 3-10 to the colour strength of textile materials have been dyed with aqueous extract of dried and fresh mangosteen pericarp that were extracted with a water solution in a 1:5 ratio of mangosteen powder to solvent at 80oC for 2 hours. The products obtained color shade from light yellow to dark brown. The colour strength have been found to be very good in dyed samples and the wet fastness properties have also been evaluated and were found to be very good. KeyWords: natural dye, mangosteen, garnacia mangostana L., silk, wool, cotton 1. Giới thiệu ơ nhiễm của nước thải sau nhuộm lại tăng lên và Ngành dệt may hiện nay đang là một giải pháp khắc phục ơ nhiễm lại càng khĩ khăn. trong những ngành cơng nghiệp cĩ tốc độ tăng Trong khi đĩ, các loại hợp chất mang màu trưởng rất nhanh, thuốc nhuộm và hĩa chất sử được nghiên cứu từ tự nhiên như mạc nưa, dụng rất nhiều nhưng chi phí cho xử lý chất thải chàm, lá bàng, xà cừ, nhựa cánh kiến, vỏ quả sau nhuộm lại chưa cao. Mặt khác, cơng nghệ măng cụt lại cĩ khả năng nhuộm vật liệu dệt nhuộm hiện nay tiến hành theo phương pháp cổ rất hiệu quả. Trong đĩ, vỏ măng cụt đang được điển với các loại thuốc nhuộm tổng hợp, nhưng các nhà khoa học quan tâm nhiều vì ngồi để đáp ứng nhu cầu chất lượng sản phẩm ngày những tính chất dược lý vơ cùng quý giá, vỏ càng cao địi hỏi phải tăng cường sử dụng hĩa măng cụt cịn cĩ khả năng trở thành một loại chất, nhiệt lượng, nước, v.v Như vậy, mức độ thuốc nhuộm tự nhiên tuyệt vời. * ThS. Trung tâm Cơng nghệ Hĩa học, Trường Đại học Cơng nghiệp Tp.HCM Lớp Đại học Hữu cơ 3, Khoa Cơng nghệ Hĩa học, Trường Đại học Cơng nghiệp Tp.HCM PGS.TS. Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 13
2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng nhuộm màu Với lợi thế là măng cụt được trồng khá thiện với mơi trường và sức khỏe con người, nhiều tại khu vực Đơng Nam Bộ, Việt Nam và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống. khu vực các nước Đơng Nam Á, nên nguồn Gĩp phần khẳng định sự lớn mạnh của thuốc nguyên liệu dồi dào và phong phú. Hơn nữa, nhuộm tự nhiên cĩ thể thay thế dần thuốc việc khai thác măng cụt để làm thuốc nhuộm chỉ nhuộm tổng hợp gây ơ nhiễm mơi trường trong tận dụng phần vỏ là nguồn nguyên liệu phế thải lĩnh vực dệt nhuộm. trong đời sống hàng ngày, nhưng lại chiếm đến 3. Đối tượng, nội dung nghiên cứu 68-70% trên cả quả, nên chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. 3.1. Đối tượng nghiên cứu Một số nghiên cứu về khả năng nhuộm - Vật liệu dệt: vải cotton 100%, một số vật liệu dệt của dịch chiết từ vỏ măng cụt polyamide, tơ tằm và len. đã được cơng bố ở một vài bài báo của các - Vỏ quả măng cụt: vỏ khơ và vỏ tươi được trường đại học ở Thái Lan và Ấn Độ, nhưng vẫn nghiền nhỏ hoặc xay nhuyễn. chỉ mới là những nghiên cứu ban đầu. Trong tương lai, các nghiên cứu về khả năng ứng dụng - Hĩa chất sử dụng: cồn, acid axetic, trong cơng nghệ nhuộm màu tự nhiên của vỏ Na2CO3, Na2SO4, chất trợ nhuộm, chất măng cụt này sẽ được quan tâm nhiều hơn và sẽ giặt sau nhuộm được ứng dụng trong cơng nghiệp như một nhu - Thiết bị và dụng cụ sử dụng: máy nhuộm cầu thiết yếu. mẫu, máy sấy mẫu, bếp điện, các loại Chính vì thế, đề tài “Ảnh hưởng của pH dụng cụ thủy tinh cần thiết, máy đo độ hấp đến khả năng nhuộm màu trên vật liệu dệt của thu quang, máy đo màu Minolta CR 300 dịch chiết từ vỏ quả măng cụt” là hết sức cần Japan 73180167. thiết. 3.2. Nội dung nghiên cứu 2. Mục đích nghiên cứu 3.2.1. Chuẩn bị dịch chiết vỏ quả măng Với định hướng tìm ra quy trình nhuộm cụt khơ và măng cụt tươi với nước vật liệu dệt bằng nguồn nguyên liệu tự nhiên, Dung mơi dùng để chiết là nước; vỏ măng thay thế nguồn thuốc nhuộm tổng hợp hiện nay, cụt khơ hoặc tươi sau khi xử lý sơ bộ, được giải quyết phần nào bài tốn về mơi trường của nghiền nhỏ hoặc xay nhuyễn. Bột vỏ măng cụt ngành dệt nhuộm. Mục tiêu đặt ra của đề tài này được hịa tan trong nước với tỷ lệ 1:5. Sau đĩ là nghiên cứu khả năng gắn màu trên các loại gia nhiệt đến 80oC trong thời gian 2 giờ, cơ cạn vải cotton, len, tơ tằm và polyamide của dịch dung dịch cịn khoảng 50% và cuối cùng đem chiết từ vỏ quả măng cụt khơ và vỏ quả măng lọc thu được dịch chiết từ vỏ măng cụt. Quy cụt khơ. Kết quả đạt được của đề tài sẽ giúp trình chiết dịch từ vỏ quả măng cụt được tiến chúng ta tìm ra một cơng nghệ nhuộm mới, tận hành như sau: dụng được nguồn phế thải từ vỏ măng cụt, thân 14
3. Tạp chí Đại học Cơng nghiệp Sơ đồ 1.1. Quy trình chiết dịch từ vỏ măng cụt 3.2.2. Quy trình nghiên cứu nhuộm 45 phút, nhiệt độ nhuộm 60-90oC, pH 3- 8, nhiệt độ sấy 50oC, thời gian sấy 15 phút. Đơn cơng nghệ khảo sát các loại vật liệu như sau: Cotton: bột măng cụt x% (Owf), Na2CO31- 3%, Na SO 0-2%, dung tỷ 1/40, nhiệt độ Polyamide và tơ tằm: bột măng cụt x% 2 4 nhuộm 60-90oC, thời gian nhuộm 45 phút, pH (Owf), acid acetic 1-3%, Na2CO3 1-3%, dung tỷ o 1/40, thời gian nhuộm 60 phút, nhiệt độ nhuộm 6-10, nhiệt độ sấy 50 C, thời gian sấy 15 phút. 60-80oC, pH 3-10, nhiệt độ sấy 50oC, thời gian Quy trình nghiên cứu được tiến hành như sấy 15 phút. sau: Len: bột măng cụt x% (Owf), acid acetic 1-3%, Na2SO4 0-2%, dung tỷ 1/40, thời gian 15
4. Ảnh hưởng của pH đến khả năng nhuộm màu Sơ đồ 1.2. Quy trình nghiên cứu khả năng nhuộm cotton, len, tơ tầm và polyamide của dịch chiết từ vỏ măng cụt Dịch chiết từ vỏ măng cụt được sử dụng cùng các mẫu sau nhuộm được đem đi kiểm tra nhuộm các loại vật liệu dệt: cotton, len, tơ tằm các tiêu chuẩn về độ bền ướt như mồ hơi, clo và và polyamide. Tiến hành khảo sát các yếu tố giặt. Các chỉ tiêu độ bền clo, mồ hơi, bền giặt ảnh hưởng đến khả năng gắn màu của dịch chiết được kiểm tra theo các tiêu chuẩn TCVN 5234: từ vỏ măng cụt như pH và nhiệt độ. Sau khi 2002 – ISO 105 – E04:1994[8]; TCVN 5235: nhuộm xong, các mẫu sau nhuộm được đem đi 2002 – ISO 105 – E04:1994 [9]; TCVN 4537: kiểm tra và tính tốn các thơng số sau: L, a, b, 2002 – ISO 105 – C01:1989 [10]. C, ∆E trên máy đo màu Minolta CR 300. Cuối 16
5. Tạp chí Đại học Cơng nghiệp 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.2. Vỏ quả măng cụt và dịch chiết từ vỏ măng cụt Hình 1.1. Phổ IR bột măng cụt khơ Kết quả phổ IR của bột măng cụt khơ cho số 416,19 ÷ 1518,92 nm-1 dự đốn là nhân thơm thấy rằng: ở tần số 3396,73 nm-1 hợp chất cĩ thế, dao động biến dạng của anken δ-CH, liên chứa nhĩm –OH của phenol; ở vùng tần số kết –C–O–C, Như vậy phổ IR của bột măng 2922,23 nm-1 dự đốn hợp chất cĩ thể chứa cụt khơ chứa nhiều thành phần của xanhthones, nhĩm –OH cĩ lien kết nội phân tử hoặc –CO- trong đĩ phần lớn là các hợp chất mang màu -1 CH3; ở tần số 1613,16 ÷ 1734,56 nm dự đốn như: α-mangostin;3-isomangostin; Garcinon D; là –C=O và C=C liên hợp –C=O ; ở khoảng tần BR-Xanthone A [5]. 17
6. Ảnh hưởng của pH đến khả năng nhuộm màu Hình 1.2. Độ hấp thu quang của dịch chiết măng cụt tươi Hình 1.3. Độ hấp thu quang của dịch chiết măng cụt khơ Từ độ hấp thu quang thu được từ dịch măng cụt khơ và dịch măng cụt tươi ta nhận thấy, bước sĩng cực đại của dịch măng cụt tươi và dịch măng cụt khơ trong vùng khoảng 292÷340nm. 18
7. Tạp chí Đại học Cơng nghiệp 3.3. Ảnh hưởng của pH lên cường độ màu của vải tơ tằm, polyamide, len và coton sau nhuộm bằng dịch măng cụt tươi và dịch măng cụt khơ Kết quả kiểm tra cường độ màu sản cotton nhuộm với dịch chiết măng cụt tươi cĩ phẩm tơ tằm, cotton, polyamide và len được cường độ cực đại Cmax=24.89 ở pH=8; trong khi nhuộm với dịch chiết từ vỏ măng cụt tươi cĩ đĩ, mẫu nhuộm với dịch chiết từ vỏ măng cụt màu nâu sẫm, cĩ sắc màu đậm hơn so với mẫu khơ đạt Cmax=25.56 ở pH=8. nhuộm với dịch chiết từ vỏ măng cụt khơ, cịn Như vậy, cùng một tỷ lệ dịch chiết từ vỏ mẫu nhuộm với dịch măng cụt khơ thì cĩ màu măng cụt sử dụng nhuộm vải tơ tằm, polyamide, vàng nâu. len và cotton cĩ ánh màu khác nhau và cường Với mẫu tơ tằm nhuộm với dịch chiết độ màu cũng lệch nhau nhưng khơng đáng kể. măng cụt tươi cĩ cường độ cực đại là Cmax = So sánh cường độ màu của các loại vật liệu sử 25.29 ở pH = 6; dịch chiết từ vỏ măng cụt khơ dụng nhuộm, nhận thấy rằng cường độ màu của đạt cường độ cực đại Cmax = 19.33 ở pH = 5. len kém hơn cotton, polyamide và tơ tằm; mặt Mẫu vải polyamide nhuộm với dịch chiết măng khác, cường độ cực đại của các loại vật liệu đều cụt tươi cĩ cường độ cực đại Cmax = 26.92 ở pH đạt được tại các khoảng pH hồn tồn phù hợp = 4; dịch chiết từ vỏ măng cụt khơ đạt Cmax = với các loại vật liệu đã nhuộm. 14.73 ở pH = 6. Tương tự, mẫu len nhuộm với Mặt khác các mẫu sau nhuộm được dịch chiết măng cụt tươi cĩ cường độ cực đại là mang đi kiểm tra độ bền màu với giặt, cho và Cmax = 8.53 ở pH = 7 và dịch chiết từ vỏ măng mồ hơi đều đạt độ bền màu cao, độ lệch màu cụt khơ đạt C = 11.03 ở pH = 7. Với mẫu max trước và sau khi kiểm tra độ bền ∆E ≤ 1. 19
8. Ảnh hưởng của pH đến khả năng nhuộm màu 4. Kết luận và đề nghị 4.2. Đề nghị 4.1. Kết luận Với hiệu quả đạt được của đề tài, nếu cĩ Qua quá trình nghiên cứu khả năng gắn thêm thời gian nghiên cứu và kinh phí đầu tư đề màu của dịch măng cụt tươi và khơ trên bốn loại tài này sẽ định hướng xa hơn, mang tính khả thi vật liệu tơ tằm, polyamide, len và cotton trên cơ và phát triển bền vững cơng nghệ nhuộm theo sở khảo sát giá trị pH của dung dịch nhuộm cĩ hướng sản xuất xanh và sạch hơn như sau: thể kết luận: dịch chiết từ vỏ măng cụt khơ và - Nghiên cứu quy trình chiết dịch từ vỏ tươi đều cĩ khả năng gắn màu trên hầu hết các quả măng cụt sao cho hiệu quả nhất, đạt cường loại vật liệu, cường độ màu và ánh màu khác độ màu cao nhất bằng các loại dung mơi khác nhau tương ứng với mỗi khoảng pH khác nhau nhau theo nhiều phương pháp khác nhau, cĩ thể cho độ bền màu khá tốt. Khả năng gắn màu của cĩ sự hỗ trợ của các điều kiện vi sĩng và siêu dịch chiết từ vỏ măng cụt là do trong thành phần âm. dịch chiết măng cụt cĩ chứa các hợp chất - Nghiên cứu quy trình thu gom vỏ xanthones mang màu như: gartanin, BR- măng cụt và điều kiện bảo quản dịch chiết được xanthone A, 3-isomangostin, α-mangostin, từ vỏ quả măng cụt để cĩ thể ứng dụng trong garcinon D [5]. Như vậy, ở mỗi pH và nhiệt độ sản xuất cơng nghiệp. khác nhau, mỗi xanthone sẽ cĩ tác dụng gắn màu khác nhau. Ngồi ra, cịn cĩ sự cĩ mặt của - Nghiên cứu sâu hơn các yếu tố ảnh các hợp chất mang màu khác như họ hưởng đến quá trình gắn màu trên từng loại vật anthocyanin, tannin. Mặt khác, theo cơ sở lý liệu cụ thể: nhiệt độ nhuộm, thời gian nhuộm, thuyết thì anthocyanin, xanthones và tannin đều các ion kim loại cĩ mặt trong dung dịch nhuộm, cĩ thể cho các gam màu khác nhau tùy theo giá tỷ lệ dịch chiết vỏ măng cụt so với vật liệu trị pH. Điều này phù hợp với kết quả nghiên nhuộm, độ tận trích trong phương pháp nhuộm cứu; cụ thể là khi tăng giá trị pH từ 7 đến 11 tận trích để đánh giá mức độ gắn màu của thành màu sáng dần, độ sâu màu giảm dần chuyển từ phần mang màu trong dịch chiết vỏ măng cụt. vàng cam sang hồng phấn đối với dịch chiết từ - Nghiên cứu các phương pháp nhuộm vỏ măng cụt tươi, và chuyển từ vàng đậm sang khác nhau đối với các loại vật liệu khác nhau. vàng nhạt đối với dịch chiết từ vỏ măng cụt khơ. - Nghiên cứu thành phần mang màu cĩ Ngược lại khi giảm giá trị pH từ 7 xuống 3 thì trong dịch chiết từ vỏ quả măng cụt nhờ các thang màu đậm dần, độ sâu màu tăng dần phương pháp phân tích phổ. Từ đĩ tìm ra cơ chế chuyển từ vàng cam sang đỏ cam đối với dịch gắn màu của dịch chiết mặng cụt đối với từng chiết từ vỏ măng cụt tươi và từ vàng đậm sang loại vật liệu. nâu sẫm đối với dịch chiết từ vỏ măng cụt khơ. 20
9. Tạp chí Đại học Cơng nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Cao Hữu Trượng, Hĩa học thuốc nhuộm, NXB Khoa học và kỹ thuật 2002 [2]. Nhiều tác giả, Kỹ thuật nhuộm – in hoa và hồn tất vật liệu dệt, Viện kinh tế kỹ thuật dệt may – Tổng cơng ty dệt may Việt Nam [3]. Padma S Vankar “Dyeing of cotton and silk yarn with the extracted dye from the fruit hulls of mangosteen, Garcinia mangostana linn”, Volume 8, Number 6, 613-619, Fibers and Polymers 2007. [4]. M. Chairat, J.B. Jemner, K. Chantrapromma, “Dyeing cotton, silk and wool yarn with extract of Garcinia Mangostana Pericarp”, Volumn 6, Issue 1, Spring 2009. [5]. Đào Hùng Cường, Đỗ Thị Thúy Vân, “Nghiên cứu chiết tách và xác định Xanhthones từ vỏ quả măng cụt”, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 5 (40), 2010. [6]. Jon Shore, Cellulose Dyeing, Society of dyers and colourist, 1994. [7]. Dr Padma S Vankar, Handbook on Natural Dyes for Industrial Applications (with Color Photographs), National Institute of Industrial Research. [8]. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 5234: 2002 – ISO 105 – E04:1994, Phương pháp xác định độ bền màu với nước được khử trùng bằng clo, Hà Nội, (2002). [9]. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 5235: 2002 – ISO 105 – E04:1994, Phương pháp xác định độ bền màu với mồ hơi, Hà Nội, (2002). [10]. Tiêu chuẩn Việt Nam, TCVN 4537: 2002 – ISO 105 – C01:1989, Phương pháp xác định độ bền với giặt, Hà Nội, (2002). 21