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薯莨单宁的结构与染色性能的研究

摘要

随着对环境友好的产品需求增加，具有优良环境相容性的天然染料再一次走到了

人们的视野。天然染料的使用不仅可以减少对非再生化石能源的依赖，也有助于减少

对环境的负面影响。本文研究了薯莨提取物（DLE）的化学成分，以及在蚕丝上的染

色性能，分析了DLE在蚕丝上的吸附机理，探讨了媒染剂种类、媒染剂浓度、染色温

度、染色pH等条件对DLE染色蚕丝效果的影响；通过实验与理论计算结合的方法深

入探讨了DLE的染黑机理。研究结果显示：

（1）使用Al3+作为媒染剂对染色蚕丝织物颜色的影响较小，染色蚕丝织物呈浅红

色；Fe2+对染色蚕丝织物颜色的影响较大，染色蚕丝织物呈现出较深的灰黑色。媒染剂

浓度增加与温度的升高均有利于DLE上染蚕丝织物，对蚕丝织物的颜色深度均有积极

的影响，其中温度对染色效果影响较大。DLE上染蚕丝织物是一个吸热过程，在蚕丝

织物上的吸附机制符合准二级动力学吸附模型。

（2）DLE、DLE中分子量大于1000的组分（H-DLE）、DLE中分子量小于1000的

组分（L-DLE），这三种物质的主要成分均为缩合单宁。其中DLE中不属于多酚类物质

的杂质大部分存在分子量L-DLE。通过吸附等温线研究发现，三者与蚕丝之间均存在氢

键和范德华力等相互作用。染色研究表明，在Fe2+媒染剂浓度为4g/L、pH值为5的条

*

件下，L-DLE染色蚕丝的K/S和L值分别为9.05和30.77，其颜色深度与黑度最高。通

过染色实验发现，分子量低于1000的多酚类物质会显著影响甚至主导蚕丝的染色过程

与染色结果。值得一提的是，当采用Fe2+作为媒染剂时，染色蚕丝织物表面Fe元素的

价态也可能是影响DLE染深色的一个重要因素。

（3）DLE上染蚕丝主要集中在蚕丝的非结晶区，实验结果与理论计算结果显示，

DLE、Fe、蚕丝纤维之间主要通过配位键结合，在pH值为4-6时，缩合单宁、Fe2+/Fe3+、

蚕丝纤维三者会以配位键的形式形成以Fe2+/Fe3+为中间体的六配体配合物。这种配位方

式主要存在六种，每种结构呈现一种颜色，这六种颜色共同构成黑色。

关键词：薯莨提取物；缩合单宁；染色性能；染色动力学机制；理论计算

StudyonstructureanddyeingpropertiesofDioscoreacirrhosa

Lour.tubertannin

Abstract

Withtheincreasingdemandforenvironmentallyfriendlyproducts,naturaldyeswith

excellentenvironmentalcompatibilityhaveonceagaincomeintopeoplesview.Theuseof

naturaldyesnotonlyreducesdependenceonnon-renewablefossilenergybutalsohelpsreduce

negativeenvironmentalimpacts.ThisstudyconductedacompositionalanalysisofDLE

(DyeingLiquidExtract)andutilizeditinsilkdyeingtoanalyzetheadsorptionmechanismof

DLEonsilk.Theeffectsofdifferentmordanttypes,mordantconcentrations,dyeing

temperatures,dyeingpH,andotherconditionsonthedyeingeffectswereexplored.Thedyeing

mechanismofDLEwas